基于元胞自动机的城市路网交通流建模与仿真

本书构建了若干不同类型的城市路网交通流元胞自动机模型，研究了城市路网交通流的动态特性，交通事件影响下的城市路网拥堵特性与控制方法，及车路通信环境下的生态驾驶行为，希望能将作者在基于元胞自动机的城市路网交通流建模与仿真研究中获得的心得反映出来，给读者一点参考。

本书系统地分析了元胞自动机交通流模型的研究现状，构建了若干不同类型的城市路网交通流元胞自动机模型，研究了城市路网交通流的动态特性和路网容量的影响因素，分析了交通事故、道路施工和大型活动等交通事件影响下的城市路网拥堵特性，提出了偶发性交通拥堵的控制方法，探索了车路通信环境下的交叉口生态驾驶行为。
本书可作为高等院校交通运输工程等专业的研究生教材和高年级本科生选修教材，也可供从事交通流理论及其相关研究的科技工作者及交通软件开发人员参考。

施俊庆，男，博士、副教授、硕士生导师、美国德克萨斯南方大学访问学者，毕业于东南大学交通运输工程专业，现为交通运输系主任、党支部书记。先后获得浙江师范大学第三届"我心目中的好老师”称号、校级优秀班主任、校级教学成果奖、校级青年教师竞赛靠前、校级课程思政先锋奖等荣誉。近年来主持浙江省自然科学基金项目2项、金华市科技计划项目2项、横向课题7项，发表论文十余篇，其中，SCI检索3篇，EI检索6篇，授权发明专利2项。

第1章 绪论 001
1.1 研究背景和意义 003
1.2 交通流元胞自动机模型的相关研究 005
1.3.1 路段元胞自动机模型 007
1.3.2 交叉口元胞自动机模型 010
1.3.3 路网元胞自动机模型 011
1.3.4 元胞自动机模型研究展望 011
第2章 城市路网交通流动态特性 017
2.1 引言 018
2.2 路网定义与评价指标 019
2.2.1 参数定义 019
2.2.2 路网定义 022
2.2.3 路网评价指标 024
2.3 无信号控制的双向两车道路网元胞自动机模型 028
2.3.1 模型 028
2.3.2 模拟结果及分析 033
2.4 信号控制的双向两车道路网元胞自动机模型 040
2.4.1 模型 040
2.4.2 模拟结果及分析 042
2.5 本章小结 044
第3章 大型活动影响下的城市路网拥堵特性及控制方法 047
3.1 引言 048
3.2 双向四车道路网元胞自动机模型 049
3.2.1 双向四车道车辆更新规则 049
3.2.2 交叉口处的车辆更新规则 052
3.3 城市路网容量 054
3.3.1 路网规模对路网容量的影响 055
3.3.2 路网结构对路网容量的影响 056
3.3.3 OD分布对路网容量的影响 058
3.3.4 换道概率对路网容量的影响 060
3.3.5 信号控制对路网容量的影响 061
3.4 大型活动模拟及分析 062
3.4.1 背景交通量的影响 063
3.4.2 活动规模的影响 065
3.5 交通拥堵控制方法 066
3.5.1 出行 066
3.5.2 错时出行 067
3.6 本章小结 068
第4章 道路施工影响下的城市路网拥堵特性及控制方法 071
4.1 引言 072
4.2 环形交叉口路网元胞自动机模型 073
4.2.1 路段上的车辆更新规则 073
4.2.2 环形交叉口车辆更新规则 075
4.3 交通诱导环境下的车辆路径选择行为 078
4.3.1 路径诱导方式的影响 080
4.3.2 路径诱导周期的影响 081
4.3.3 服从诱导比例的影响 082
4.3.4 路径诱导对交通流分布的影响 083
4.3.5 路径诱导对出行时耗的影响 086
4.3.6 路径诱导对路网容量的影响 086
4.4 道路施工模拟及分析 087
4.4.1 封闭车道数量的影响 088
4.4.2 施工路段数量的影响 089
4.5 交通拥堵控制方法 090
4.5.1 交通分流 090
4.5.2 动态路径诱导 091
4.6 本章小结 092
第5章 交通事故影响下的城市路网拥堵特性及控制方法 095
5.1 引言 096
5.2 双向六车道路网元胞自动机模型 097
5.2.1 双向六车道车辆更新规则 097
5.2.2 交叉口处的车辆更新规则 101
5.3 交通事故模拟及分析 105
5.3.1 交通事故发生时的背景交通量 105
5.3.2 交通事故在路网中所处的位置 108
5.3.3 交通事故与上游交叉口的距离 110
5.3.4 交通事故严重程度 113
5.3.5 交通事故持续时间 114
5.3.6 交叉口控制方式 117
5.4 交通拥堵控制方法 118
5.4.1 临时车辆禁行 118
5.4.2 动态路径诱导 119
5.5 本章小结 122
第6章 基于元胞自动机的生态驾驶行为仿真 125
6.1 引言 126
6.2 基于元胞自动机的生态驾驶仿真平台 127
6.3 车辆状态和动作集合 128
6.4 Q-learning算法 129
6.5 仿真与评价 131
6.5.1 仿真设置与参数 131
6.5.2 训练过程 133
6.5.3 交叉口仿真与评价 133
6.5.4 路网仿真与评价 137
参考文献 140
后记 149