城市路網(wǎng)過(guò)飽和交通狀態(tài)感知與優(yōu)化控制
定 價(jià)：98 元
叢書名：普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材
- 作者：王云鵬[等]著
- 出版時(shí)間：2017/1/1
- ISBN：9787030515759
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：U491.1
- 頁(yè)碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
交通擁堵、交通環(huán)境污染和交通事故并稱三大“城市病”，交通擁堵已經(jīng)成為困擾城市發(fā)展的重要因素。從根本上講，交通需求、交通供給、交通參與者特征和交通管理水平是城市交通問(wèn)題的四個(gè)核心要素，也是產(chǎn)生交通擁堵的基本要素。目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市試圖依靠大規(guī)模新建道路來(lái)解決交通擁擠問(wèn)題，經(jīng)驗(yàn)表明這并不可行。解決城市交通擁堵，特別是過(guò)飽和交通，是一個(gè)綜合的系統(tǒng)工程，應(yīng)從交通系統(tǒng)的科學(xué)控制管理出發(fā)，系統(tǒng)綜合地考慮將人、車、路結(jié)合起來(lái)，并運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段來(lái)探索解決交通擁堵的行之有效的方法。本書針對(duì)過(guò)飽和交通問(wèn)題，系統(tǒng)的探討了涵蓋交叉口、干線和路網(wǎng)三個(gè)不同層面的交通擁堵形成機(jī)理以及控制理論。
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隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化步伐的加快，城市人口以及機(jī)動(dòng)車保有量急劇增加，城市特別是大城市面臨的交通擁堵問(wèn)題日益嚴(yán)峻。單純地依靠增加道路供給已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的交通需求，人、車、路的矛盾日益激化。截至2015年年底，全國(guó)民用汽車保有量達(dá)到17228萬(wàn)輛（包括三輪汽車和低速貨車955萬(wàn)輛），全國(guó)有35個(gè)城市的汽車數(shù)量超過(guò)100萬(wàn)輛，北京、成都、深圳、天津、上海、蘇州、重慶、廣州、杭州、鄭州10個(gè)城市超過(guò)200萬(wàn)輛。近5年來(lái)，汽車占機(jī)動(dòng)車的比例迅速提高，從47.06%提高到61.82%，居民機(jī)動(dòng)化出行方式經(jīng)歷了由摩托車到汽車的轉(zhuǎn)變，交通出行結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性變化。但是與國(guó)外相比，雖然我國(guó)的城市化率、家庭汽車普及率并不高，但城市交通擁堵問(wèn)題卻十分嚴(yán)重，究其根源是我國(guó)城市人口密度過(guò)高造成的空間結(jié)構(gòu)分布不合理。
交通擁堵致使延誤增大，行車速度降低造成時(shí)間損失和燃料費(fèi)用的增加。此外，車輛行駛緩慢增加了廢氣排放量，污染環(huán)境。交通擁堵、交通環(huán)境污染和交通事故并稱為三大“城市病”，交通擁堵已經(jīng)成為困擾城市發(fā)展的重要因素。為了不影響我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展，必須找到行之有效的應(yīng)對(duì)之道。
從根本上講，交通需求、交通供給、交通參與者特征和交通管理水平是城市交通問(wèn)題的四個(gè)核心要素，也是產(chǎn)生交通擁堵的基本要素。目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市試圖依靠大規(guī)模新建道路來(lái)解決交通擁擠問(wèn)題，經(jīng)驗(yàn)表明這并不可行。解決城市交通擁堵，特別是過(guò)飽和交通，是一個(gè)綜合的系統(tǒng)工程，應(yīng)從交通系統(tǒng)的科學(xué)控制管理出發(fā)，系統(tǒng)綜合地考慮將人、車、路結(jié)合起來(lái)，并運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段來(lái)探索解決交通擁堵的有效方法。
本書針對(duì)過(guò)飽和交通問(wèn)題，系統(tǒng)探討涵蓋交叉口、干線和路網(wǎng)三個(gè)不同層面的交通擁堵形成機(jī)理以及控制理論。書中大部分章節(jié)來(lái)源于著者所在團(tuán)隊(duì)的研究成果。全書主要分為4個(gè)部分：第一部分包括第1、2章，主要介紹過(guò)飽和交通控制的背景、交通流參數(shù)概念和特性以及交通控制模型和方法；第二部分包括第3、4章，主要介紹基于地感線圈的高精度信息采集系統(tǒng)和基于低空無(wú)人機(jī)的信息采集系統(tǒng)；第三部分包括第5～10章，主要介紹交叉口、干線和路網(wǎng)的過(guò)飽和交通狀態(tài)的識(shí)別、量化、估算以及控制策略；第四部分為第11章，主要介紹交通信號(hào)優(yōu)化和仿真軟件SYNCHRO、Q-PARAMICS和VISSIM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的操作案例。
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目錄
序
前言
第1章緒論1
1.1交通擁堵現(xiàn)狀1
1.2交通信號(hào)控制發(fā)展3
1.3研究?jī)?nèi)容及意義6
第2章交通流與交通信號(hào)控制基礎(chǔ)理論9
2.1交通流模型9
2.1.1交通流基本參數(shù)及其相互關(guān)系9
2.1.2微觀交通流模型16
2.1.3宏觀交通流模型19
2.1.4車輛排隊(duì)模型25
2.2交通信號(hào)控制理論28
2.2.1單點(diǎn)信號(hào)控制29
2.2.2干線信號(hào)協(xié)調(diào)控制30
2.2.3區(qū)域信號(hào)協(xié)調(diào)控制33
2.2.4過(guò)飽和擁堵下的交通控制34
2.3本章小結(jié)38
第3章基于地感線圈的信號(hào)交叉口高精度交通信息采集40
3.1高精度交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)40
3.1.1地感線圈檢測(cè)器數(shù)據(jù)收集原理40
3.1.2高精度交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)42
3.2交叉口基本交通狀態(tài)參數(shù)提取48
3.2.1原始數(shù)據(jù)采集48
3.2.2原始數(shù)據(jù)處理50
3.2.3交通基本狀態(tài)參數(shù)提取50
3.3本章小結(jié)54
第4章基于低空無(wú)人機(jī)的多模式交通信息采集56
4.1概述56
4.2無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框架57
4.2.1六軸飛行器平臺(tái)57
4.2.2可見(jiàn)光與紅外熱感圖像采集設(shè)備59
4.3基于視頻數(shù)據(jù)的改進(jìn)Viola\|Jones車輛檢測(cè)方法60
4.3.1Viola\|Jones方法60
4.3.2道路方向矯正方法62
4.3.3車輛檢測(cè)測(cè)試66
4.4基于多顏色直方圖的車輛跟蹤算法68
4.4.1車輛位置預(yù)測(cè)68
4.4.2基于顏色相似的目標(biāo)匹配70
4.5行人及自行車檢測(cè)與跟蹤71
4.5.1基于梯度特征的精確ROI提取72
4.5.2紅外行人檢測(cè)76
4.5.3紅外行人檢測(cè)精度統(tǒng)計(jì)82
4.5.4基于KLT特征點(diǎn)跟蹤的紅外行人跟蹤方法84
4.6本章小結(jié)86
第5章交叉口過(guò)飽和狀態(tài)量化評(píng)估88
5.1過(guò)飽和狀態(tài)定義概述88
5.2擁堵交叉口排隊(duì)長(zhǎng)度及滯留排隊(duì)長(zhǎng)度估算90
5.2.1信號(hào)交叉口LWR交通波動(dòng)理論90
5.2.2轉(zhuǎn)折點(diǎn)識(shí)別93
5.2.3交叉口排隊(duì)長(zhǎng)度估算96
5.2.4測(cè)試與結(jié)果100
5.2.5過(guò)飽和狀態(tài)下滯留排隊(duì)長(zhǎng)度估算102
5.3擁堵交叉口溢流時(shí)間估算103
5.4過(guò)飽和狀態(tài)量化106
5.4.1T\|OSI106
5.4.2S\|OSI106
5.4.3測(cè)試與分析106
5.5本章小結(jié)111
第6章城市干線過(guò)飽和交通狀態(tài)描述112
6.1干線交通運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)概述112
6.2過(guò)飽和干線車輛行程時(shí)間估算112
6.2.1問(wèn)題闡述113
6.2.2基于虛擬浮動(dòng)車行程時(shí)間預(yù)測(cè)的干線飽和交通狀態(tài)描述113
6.2.3模型驗(yàn)證119
6.3基于交通擁堵圖譜的干線過(guò)飽和交通狀態(tài)描述123
6.3.1圖譜定義123
6.3.2圖譜表達(dá)123
6.3.3圖譜案例125
6.4干線基本圖127
6.4.1繪制干線基本圖127
6.4.2信號(hào)控制對(duì)干線基本圖的影響130
6.4.3QOD現(xiàn)象131
6.4.4穩(wěn)定形式的干線基本圖136
6.5本章小結(jié)138
第7章城市路網(wǎng)過(guò)飽和交通狀態(tài)評(píng)估139
7.1概述139
7.2基于MFD的過(guò)飽和路網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估141
7.2.1MFD存在性141
7.2.2MFD仿真驗(yàn)證146
7.3基于T\|OSI/S\|OSI的路網(wǎng)評(píng)估148
7.3.1基于T\|OSI/S\|OSI的路網(wǎng)評(píng)估148
7.3.2仿真示例151
7.4本章小結(jié)155
第8章過(guò)飽和交叉口信號(hào)優(yōu)化與控制156
8.1概述156
8.2自適應(yīng)交叉口交通防鎖死控制策略158
8.2.1溢流交通流特性158
8.2.2基于溢流檢測(cè)器的過(guò)飽和交叉口信號(hào)控制159
8.2.3單個(gè)交叉口防鎖死控制策略仿真分析164
8.3城市過(guò)飽和瓶頸交叉口新型擴(kuò)容渠化設(shè)計(jì)169
8.3.1CFI\|Lite設(shè)計(jì)170
8.3.2通行能力分析171
8.4本章小結(jié)174
第9章干線過(guò)飽和交通信號(hào)優(yōu)化與控制175
9.1干線信號(hào)優(yōu)化與控制概述175
9.2基于排隊(duì)數(shù)據(jù)的干線聯(lián)控176
9.2.1高精度交通信號(hào)數(shù)據(jù)177
9.2.2相位差優(yōu)化數(shù)學(xué)模型181
9.2.3優(yōu)化結(jié)果186
9.3基于最大流方法的干線交通信號(hào)優(yōu)化188
9.3.1單個(gè)交叉口的消散策略分析188
9.3.2數(shù)學(xué)模型190
9.3.3前向后向求解算法194
9.3.4仿真驗(yàn)證196
9.4基于CFI\|Lite新型交叉口設(shè)計(jì)的干線信號(hào)控制199
9.4.1基于CFI\|Lite信號(hào)控制的帕累托改善問(wèn)題199
9.4.2帕累托改善解存在的條件分析202
9.4.3求解方法207
9.4.4案例分析208
9.5本章小結(jié)211
第10章城市路網(wǎng)過(guò)飽和交通控制212
10.1概述212
10.2基于MFD的路網(wǎng)子網(wǎng)劃分控制214
10.2.1非均勻路網(wǎng)劃分214
10.2.2基于MFD的路網(wǎng)控制策略217
10.3基于OSI的路網(wǎng)干線劃分控制222
10.3.1基于OSI的過(guò)飽和干線聯(lián)合控制回顧222
10.3.2過(guò)飽和干線路網(wǎng)222
10.3.3前向后向求解算法224
10.4基于排隊(duì)的路網(wǎng)交叉口劃分控制225
10.4.1問(wèn)題描述226
10.4.2分布式準(zhǔn)最優(yōu)控制策略QUEUE227
10.4.3仿真結(jié)果及分析231
10.5本章小結(jié)236
第11章交通信號(hào)控制仿真238
11.1交通信號(hào)控制仿真軟件簡(jiǎn)介238
11.2信號(hào)交叉口硬件在環(huán)仿真平臺(tái)243
11.2.1系統(tǒng)組成243
11.2.2控制效果評(píng)價(jià)244
11.2.3搭建硬件在環(huán)系統(tǒng)245
11.3交通仿真案例245
11.3.1瓶頸交叉口信號(hào)控制仿真及驗(yàn)證245
11.3.2主干道信號(hào)控制仿真及驗(yàn)證249
11.3.3路網(wǎng)信號(hào)控制仿真及驗(yàn)證250
11.4本章小結(jié)251
參考文獻(xiàn)252
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