公共交通系统原理——规划、运营与实时控制

《公共交通系统原理——规划、运营与实时控制》一书详细介绍了公共交通系统的基本原理和实用方法，不仅覆盖地铁、公交、出租等传统交通方式，还新增了对新兴出行服务的讨论，如无人驾驶车辆等。本书作者通过多年的教学实践和学术研究，将加利福尼亚大学伯克利分校公共交通研究生课程讲稿进行了长足的改进和扩展，包括新增量纲分析等方法，帮助读者更深入地理解和解决实际问题。该书已成为伊利诺伊大学香槟分校公共交通本硕联合课程的基础教材，对于想要了解公共交通系统的基础理论和应用方法的读者，具有很高的借鉴意义。如果您对公共交通系统规划与运营感兴趣，这本书值得推荐。

本书全面阐述了如何从物理模型视角系统地思考公共交通问题，既为读者提供了解决公共交通系统基本问题的基础理论，又提供了容易应用于现实世界的实用方法。内容涵盖传统的交通方式，如地铁、公交车和出租车，也覆盖了互联网技术和无人驾驶技术发展带来的新型出行服务。本书共11章，首先系统介绍了公共交通设计的基本原理、理论、方法和分析工具，从规划、管理和运营三个维度，分析面向不同城市和地区，如何结合其特点设计高效的公共交通系统；然后详细介绍了四种分析工具：时空图、排队图、优化和量纲分析；紧接着介绍了如何基于交通预测来进行规划，包括摆渡车系统、交通廊道、网络系统和灵活公交，内容涵盖规划的基础知识和具体方法。之后介绍了如何在中短期内通过资源管理实现公共交通系统的高效运营，如日常车队管理、司机排班、车辆实时控制以及应对交通拥堵、车辆故障等非常态事件的临时管理措施。最后，本书从经济学的角度详细介绍了如何利用市场机制保障公共交通系统的高效运营。
本书的理念和方法对完善我国公共交通系统具有重大借鉴意义，既可用于教学，又可以为专业人员提供工作思路。

卡洛斯· 达冈佐( Carlos F.Daganzo )教授，美国工程院院士，加利福尼亚大学伯克利分校校长讲席教授。美国交通科学领域的泰斗级人物，著作等身，桃李满门，做出了诸多开创性的贡献。获国际运筹学和管理学研究协会 2013 年Robert Herman 终身成就奖，2012 年西班牙巴塞罗那理工大学名誉博士学位。 欧阳彦峰教授，美国伊利诺依大学香槟分校George Krambles 讲席教授。长期从事交通系统工程、物流及旅客运输规划、可持续城市管理、交通流理论、交通安全等方面的研究工作。现任交通及运筹学领域多个国际很好期刊主编或副主编。 李萌，博士生导师，国家自然基金优秀青年科学基金获得者，清华大学长聘副教授，清华大学土木水利学院院长助理，清华大学-戴姆勒可持续交通联合研究院院长，清华大学智能网联汽车与交通交叉研究中心副主任，中国人民公安大学客座教授。在国内外发表智能交通领域学术论文130余篇，多次获国家科技进步二等奖、省部级科技进步特等奖、一等奖。

第1章公共交通基础1
1.1公共交通的必要性1
1.2公共交通的期望与挑战4
1.2.1利益相关者及其期望4
1.2.2挑战7
1.3公交系统的基本类型9
1.4成本与服务表现13
1.4.1成本13
1.4.2服务表现19
参考文献21
练习题23
第2章分析工具24
2.1时空图24
2.1.1单辆车24
2.1.2多辆车27
2.1.3建模与分析应用30
2.2排队图32
2.2.1方法基础32
2.2.2数据解释功能：平滑、平均值和Little公式34
2.2.3预测延误和排队的发展36
2.3优化39
2.3.1无约束优化39
2.3.2约束优化43
2.4量纲分析47
2.4.1公式验证48
2.4.2基本思想：用无量纲组合重构表达式48
2.4.3应用50
参考文献52
练习题53
附录2.A如何确定优选相互无关集54
第3章规划——总体思路57
3.1规划决策57
3.1.1时间范围57
3.1.2解决方案的范围59
3.1.3建模哲学60
3.1.4两步建模方法：整数与连续变量61
3.2计算非货币表现输出63
3.2.1基于标准的方法65
3.2.2拉格朗日方法与基于标准的方法之间的联系66
3.3需求内生性68
3.4模块化学习规划方法70
参考文献71
练习题71
第4章规划——摆渡车系统73
4.1个体出行73
4.1.1恒定的交通需求73
4.1.2时变的交通需求——晚高峰通勤74
4.1.3自适应的可变需求——早高峰通勤76
4.2集体出行79
4.2.1恒定的交通需求79
4.2.2时变的交通需求81
4.3双模式均衡：通过“公交优先”缓解拥堵83
参考文献85
练习题85
附录4.A早高峰通勤问题的均衡87
第5章规划——交通廊道90
5.1初步理解：理想化分析90
5.1.1门到门速度的：单公交线路的情形91
5.1.2通达速度的影响：快慢车分层结构的实用性94
5.2单线路公交：分析方法和解决方案的性质96
5.2.1假设和初步建模96
5.2.2数学建模和解决方案99
5.3多个标准105
5.4多线路：分层系统108
5.4.1建模和分析108
5.4.2结果与深刻理解114
5.5扩展延伸116
5.5.1两个方向上的不对称116
5.5.2随空间和时间变化的服务117
5.5.3公交车容量的考虑119
参考文献121
练习题121
小项目1将慢线公交线路改造为公交快线125
第6章规划——网络128
6.1理想场景分析130
6.1.1单线路：没有换乘的公交系统130
6.1.2多线路系统：换乘的作用132
6.2符合实际的分析：网格系统135
6.2.1广义成本函数的推导136
6.2.2优化和很优解的性质138
6.2.3一般化分析142
6.3容量：网格系统143
6.3.1载客容量约束144
6.3.2三种容量约束的结合：对城市规模的影响146
6.4其他网络结构147
6.4.1轴辐网络147
6.4.2混合网络152
6.5实际系统的设计157
6.5.1设计的步骤157
6.5.2实际案例研究160
6.6其他问题163
6.6.1不受已有道路的公交网络163
6.6.2公交的协同作用和最后一千米问题164
6.6.3内生停站时间和灵活的停靠166
参考文献167
练习题168
小项目2设计一个公交网络173
附录6.A线路段上优选流量的下界175
附录6.B分层结构的网格网络176
第7章规划——灵活公交178
7.1有专职司机的车辆共享：呼叫式出租车和无人驾驶出租车181


7.1.1出租车服务的物理模型：排队模型182

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