本书从微观的行驶车辆交互行为入手，探讨宏观车流运行的动态特性，建立车流模型，提出并建立车流有序化组织理论与控制优化方法；系统地阐述行驶车辆行为模型、车流态势特性及感知方法、车流演化机理与稳定性分析、路网车流时空特征信息数据平台、车流有序化组织理论、车流运行控制优化方法及其系统仿真分析。本书的特色是所建立的模型和技术案例相对应，系统关联且具有较强的实用性。《BR》 智能网联车辆和车路协同及其控制是与时俱进的现代学科，作为智能网联交通的基础理论，研究车辆交互行为、车流运行动态特性及其控制优化方法，涉及数学物理、汽车交通、土木环境、机械电子、信息控制和社会经济等诸多学科。
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目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究目的与意义 1
1.1.1 交通现象描述和问题提出 1
1.1.2 科学意义 2
1.2 国内外研究现状 3
1.2.1 跟驰-换道行为分析 3
1.2.2 交通流模型及其稳定性分析 5
1.2.3 宏观车流运行特性 7
1.2.4 路网交通控制优化 8
1.2.5 研究发展动态分析 10
1.3 本书研究技术路线和主要内容 10
1.3.1 研究技术路线 10
1.3.2 主要内容 11
1.4 本章小结 12
第2章 行驶车辆交互行为及其模型 13
2.1 分子跟驰理论 13
2.1.1 车辆跟驰需求安全距离 14
2.1.2 分子跟驰模型 15
2.2 干路车辆换道行为分析 23
2.2.1 换道运行环境 23
2.2.2 换道产生原因 23
2.2.3 换道基本形式 25
2.3 干路车辆换道影响因素 27
2.3.1 驾驶员交通特性 28
2.3.2 车辆因素 29
2.3.3 道路因素 30
2.3.4 交通条件 30
2.4 车辆交互行为理论基础 31
2.4.1 驾驶员-车辆行为体 31
2.4.2 交互特性分析 31
2.5 车辆换道交互行为模式划分 33
2.5.1 交互行为间隙接受模型 33
2.5.2 交互行为模式判定 34
2.6 基于间隙接受的换道交互行为决策分析 36
2.6.1 目标车辆交互决策分析 36
2.6.2 跟随车交互决策分析 37
2.7 基于最小安全距离的车辆换道交互行为建模 40
2.7.1 模型假设 40
2.7.2 模型建立 42
2.8 仿真分析 45
2.9 车辆换道实施过程决策树 48
2.9.1 换道行为决策优化理论基础 48
2.9.2 车辆换道过程决策分析 50
2.9.3 车辆换道行为决策树建立 51
2.10 模型建立 51
2.10.1 目标车道 52
2.10.2 间隙接受 52
2.11 模型参数标定 54
2.11.1 目标车道参数标定 54
2.11.2 间隙接受参数标定 55
2.12 快速路车辆换道行为特性分析 55
2.12.1 换道产生原因 55
2.12.2 换道基本形式 57
2.13 快速路车辆换道可行性分析 59
2.13.1 驾驶员-车辆行为体 59
2.13.2 可行性标准 59
2.13.3 汇入及速度的计算 61
2.13.4 换道计划 63
2.14 基于最小安全距离的车辆换道模型 65
2.14.1 模型假设 65
2.14.2 最小纵向安全距离模型 66
2.14.3 仿真分析 68
2.15 本章小结 74
第3章 车流运行复杂特性 75
3.1 系统相似性解析 75
3.1.1 换道分子动力学分析 75
3.1.2 换道交通波产生机理 76
3.2 车辆换道交通波模型 78
3.2.1 拥挤波与消散波 78
3.2.2 换道密集度模型 79
3.3 数值验证 81
3.4 宏观车流波动特性解析及稳定性分析 83
3.4.1 车辆换道时侧向车影响分析 83
3.4.2 经典FVD模型 85
3.4.3 车辆行为建模 85
3.5 宏观车流波动特性解析 88
3.5.1 单车道车流簇加速度波动特性 89
3.5.2 多车道车流簇加速度波动特性 90
3.5.3 加速度标准波 91
3.6 车流簇的二维空间稳态响应机理 92
3.6.1 纵向稳定性分析 92
3.6.2 横向分布稳定性 94
3.6.3 实例验证分析 95
3.7 数据采集环境 96
3.8 参数标定 98
3.8.1 模型标定 98
3.8.2 模型评价 100
3.8.3 效果分析 102
3.9 本章小结 104
第4章 车流态势感知及其模型 105
4.1 加速度波动特性分析 105
4.1.1 加速度波动特性定义 105
4.1.2 车辆加速度标准波模型 106
4.2 加速度波动指数分析 107
4.2.1 加速度波动指数定义 107
4.2.2 加速度波动指数表达式 108
4.2.3 加速度波动模型参数标定 109
4.2.4 加速度波动指数定性分析 110
4.3 加速度波动指数与车流状态的关系 111
4.3.1 车流状态相互转化解析 111
4.3.2 自由-同步-阻塞状态的转化 111
4.3.3 阻塞-同步-自由状态的转化 113
4.4 车流运行状态分析 114
4.4.1 自由状态 114
4.4.2 同步状态 115
4.4.3 阻塞状态 115
4.5 车流稳定性影响因素 115
4.5.1 驾驶员心理特性 115
4.5.2 车流均一性 117
4.6 稳定性条件 117
4.6.1 必要条件 117
4.6.2 充分条件 118
4.7 扰动波的产生及传播机理 119
4.7.1 扰动波产生机理 119
4.7.2 扰动波传播机理 120
4.8 车流稳定性分析 123
4.8.1 局部稳定性分析 123
4.8.2 渐近稳定性分析 127
4.9 本章小结 131
第5章 车流运行信息支撑平台 132
5.1 车辆检测器工作原理 132
5.1.1 环形感应线圈检测器 132
5.1.2 视频检测器 133
5.1.3 微波检测器 133
5.1.4 地磁检测器 134
5.1.5 多普勒雷达交通检测系统 134
5.2 检测器技术优势分析 137
5.3 系统设计 137
5.3.1 试验场地 137
5.3.2 系统整体架构 137
5.3.3 检测器系统构成 138
5.3.4 检测器设置 140
5.3.5 试验方案 142
5.3.6 参数计算 142
5.4 常规交通状态辨识 145
5.4.1 交通拥堵程度定义 145
5.4.2 交通拥堵类型 146
5.4.3 交通拥堵传播 147
5.5 本章小结 147
第6章 车流有序化组织理论与方法 148
6.1 潮汐交通流特性分析 148
6.1.1 潮汐交通流特征 148
6.1.2 潮汐交通流形成原因 149
6.1.3 临界方向分布系数分析 150
6.2 转向交通流特性分析 151
6.2.1 转向不均衡交通特性 151
6.2.2 转向不均衡系数分析 152
6.3 潮汐交通流与转向交通流的影响分析 153
6.3.1 交织特性分析 153
6.3.2 跟驰特性分析 154
6.3.3 冲突特性分析 155
6.4 导向可变车道模型 156
6.4.1 逆向可变车道模型 156
6.4.2 同向可变车道模型 157
6.5 潮汐车道与导向可变车道协同模型构建 159
6.6 变向车道控制优化模型 161
6.6.1 信号参数的确定 161
6.6.2 相位相序的确定 162
6.7 实例分析 165
6.8 干线变向车道模型构建 167
6.9 周期优化 169
6.9.1 低饱和流状态 171
6.9.2 高饱和流状态 171
6.10 绿信比优化 172
6.11 相位相序优化 173
6.12 相位差计算优化模型 174
6.12.1 交叉口排队车辆数确定 174
6.12.2 相位差计算模型 175
6.13 实例验证分析 177
6.13.1 控制策略设计分析 177
6.13.2 绿波信号方案设计 178
6.14 交叉口群特性分析 180
6.14.1 交叉口群交通特性分析 180
6.14.2 交叉口群的关键路径特性 181
6.14.3 交叉口群影响下的变向车道运行特性 182
6.15 交叉口群拥堵消散分析 183
6.16 主路径变向车道控制优化模型 184
6.16.1 周期分析优化模型 184
6.16.2 相位差约束模型 186
6.17 实例分析 188
6.18 本章小结 191
第7章 路网车流控制优化方法 192
7.1 基于交通波理论的单个交叉口排队特性分析 192
7.1.1 交通波理论 192
7.1.2 排队形成与消散分析 193
7.2 协调交叉口排队特性分析 197
7.2.1 影响因素分析 197
7.2.2 排队过程解析及模型建立 198
7.3 协调交叉口车辆到达类型解析 206
7.4 不停车状态下的相位差模型构建 207
7.4.1 无排队下的相位差模型 207
7.4.2 一次排队下的相位差模型 208
7.4.3 二次排队下的相位差模型 209
7.5 延误最小状态下的相位差模型构建 210
7.5.1 车队头部受阻延误下的模型建立 210
7.5.2 车队尾部受阻延误下的模型建立 214
7.6 经典双向绿波协调控制模型 219
7.6.1 MAXBAND模型 219
7.6.2 改进MAXBAND模型 220
7.6.3 MULTIBAND模型 221
7.7 基于相位相序优化的双向绿波带宽最大化模型 222
7.7.1 问题提出 222
7.7.2 模型构建 223
7.8 本章小结 235
第8章 车流运行系统仿真与评价 237
8.1 工程技术案例分析 237
8.1.1 案例简介 237
8.1.2 交通调查现状及问题分析 237
8.2 模型应用与控制方案设计 240
8.2.1 配时参数的确定 240
8.2.2 信号控制方案优化 242
8.3 系统仿真验证分析 246
8.3.1 方案仿真模拟 246
8.3.2 仿真结果分析 247
8.4 本章小结 251
参考文献 252
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