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第1篇 仿真基础概念、理论1

第1章 智能运输与仿真概述2

1.1 ITS概念及体系2

1.1.1 ITS概念范围2

1.1.2 ITS的狭义与广义概念3

1.1.3 ITS概念中的要素3

1.2 交通运输仿真概念、特点与作用6

1.2.1 交通运输仿真概念、特点6

1.2.2 交通运输仿真的作用7

1.3 交通运输仿真在ITS中的位置8

1.4.1 分类9

1.4 交通运输仿真分类、步骤以及应用前景9

1.4.2 仿真步骤12

1.4.3 仿真发展及应用13

第2章 交通运输系统仿真基础理论与基本方法15

2.1 仿真基础理论15

2.1.1 交通运输系统概述15

2.1.2 模型论16

2.1.3 算法论20

2.1.4 可信度评估论20

2.2 仿真基本方法23

2.2.1 等时间步长法23

2.2.2 主导实体法27

2.2.3 事件表法32

2.3 仿真技术层次34

第2篇 城市道路交通仿真35

第3章 道路交通仿真系统设计与优化36

3.1 仿真系统功能与结构36

3.1.1 系统功能36

3.1.2 系统结构36

3.2 仿真系统模型体系结构37

3.3 仿真系统设计38

3.3.1 路网编辑38

3.3.2 车流参数的定义与计算40

3.3.3 信号控制方式及配时原理43

3.4.2 优化交叉口绿信比56

3.4.3 网络周期长度优化56

3.4.1 优化总览56

3.4 交通控制优化处理56

3.4.4 超过能力的周期长度优化57

3.4.5 允许左转弯的特殊情况57

3.4.6 快速优化57

3.4.7 相位差优化57

3.4.8 整体优化与独立优化57

第4章 城市道路交通仿真数据库结构设计59

4.1 道路交通基础数据格式59

4.1.1 UTDF文件详述59

4.1.2 文件结构60

4.1.5 入口道和车道组设计61

4.1.4 节点数目61

4.1.3 建立UTDF的基础工作61

4.1.6 相位数62

4.1.7 流量表结构62

4.1.8 流量文本文件格式63

4.1.9 配时表65

4.1.10 配相表66

4.1.11 车流和配相记录67

4.1.12 配相文本文件格式69

4.1.13 车道表结构71

4.1.14 车道记录类型71

4.1.15 车道文本文件格式72

4.1.16 布局表的结构74

4.1.17 布局文本文件格式75

4.2 数据库访问76

4.2.1 读取流量数据76

4.2.2 写入交通流量数据78

4.2.3 配时数据79

4.2.4 相位数据79

4.2.5 布局数据80

4.2.6 车道数据80

4.3 数据应用80

4.3.1 能力分析81

4.3.2 协调81

4.3.3 感应信号81

4.3.4 背景文件的插入（DXF文件）82

5.1 窗口形式设计83

5.1.1 地图窗口83

5.1.2 流量窗口83

第5章 城市道路交通仿真系统的功能实现83

5.1.3 配时窗口84

5.1.4 相位窗口84

5.1.5 路网设置窗口85

5.2 时-距图及文件合并86

5.2.1 时-距图86

5.2.2 合并文件88

5.3 过程形式与结果输出88

5.3.1 快速生成报告88

5.4.1 韦伯斯特信号延误计算89

5.3.2 视图和打印报告89

5.4 仿真效能指标评价89

5.4.2 排队长度90

5.4.3 排队惩罚90

5.4.4 停车90

5.4.5 对感应信号的一些考虑91

5.4.6 模拟通行能力和周期特征建模95

第6章 道路交通仿真实验设计与应用99

6.1 对独立交叉口的系列仿真99

6.1.1 基本两相位独立交叉口99

6.1.2 双环、八相位控制器101

6.1.3 超过四相位的单环控制103

6.2.1 建立配时方案105

6.2 不同道路条件下的交通仿真与配时方案的构建105

6.2.2 建立超前交替式配时方案106

6.3 特殊条件下的交通仿真与配时方案构建107

6.3.1 单控制器多交叉口107

6.3.2 多个交叉口的组控108

第3篇 道路交通安全仿真111

第7章 道路交通安全仿真112

7.1 车辆碰撞事故仿真的基本分析方法112

7.2 动量冲量、能量方法113

7.2.1 CRASH3概述114

7.2.2 损害分析114

7.2.3 轨迹分析125

7.2.4 误差分析136

7.2.5 运行范例142

7.3 有限元法简介144

7.3.1 ANSYS/LS-DYNA通用显式动力有限元分析145

7.3.2 PAM-CRASH显式有限元分析146

7.4 多刚体动力学法简介148

第4篇 铁路运输仿真151

第8章 编组站运营仿真理论及方法152

8.1 编组站运营系统仿真研究结构152

8.1.1 仿真研究结构框架152

8.1.2 仿真模块划分152

8.1.3 各模块关系153

8.2.2 随机型仿真模型154

8.2.1 确定型仿真模型154

8.2 核心仿真模块分析154

8.2.3 前向环馈仿真模型155

8.3 仿真应用模块分析157

8.3.1 分层仿真概念157

8.3.2 编组站运营仿真层次划分157

8.3.3 各仿真层次协调158

8.4 基于Agent的仿真建模159

8.4.1 Agent概念及技术特点159

8.4.2 编组站运营系统仿真Agent模型分类、结构及特点160

8.5 各仿真模块、层次间的协同162

8.5.1 数据同步162

8.5.3 时钟同步164

8.5.2 仿真计算协同164

8.6 各类通用数据及其编码分析165

8.6.1 属性数据结构及编码165

8.6.2 状态数据结构及编码170

第9章 前向环馈仿真模块173

9.1 前向环馈仿真基础理论173

9.1.1 概念及定义173

9.1.2 计算步骤173

9.1.3 作业链175

9.1.4 编组站运营系统作业链分类及结构特点179

9.1.5 基于神经网络的作业链网络180

9.2 前向环馈仿真算法183

9.2.1 基础算法概述183

9.2.2 基准计算过程185

9.2.3 虚拟仿真推进188

9.2.4 前向时段匹配190

9.2.5 调整量计算191

9.3 前向环馈仿真模块仿真实现192

9.3.1 基础数据结构192

9.3.2 作业链及其神经网络构建195

9.3.3 前向环馈仿真模块运行过程200

第10章 编组站运营系统应用层仿真220

10.1 线路层仿真220

10.1.1 编组站线路分类及构成220

10.1.2 各类线路简化抽象222

10.1.3 线路数据结构222

10.1.4 线路类实体仿真建模230

10.1.5 线路层与其他仿真层次协同作用240

10.2 作业设备层仿真242

10.2.1 作业设备分析242

10.2.2 调机仿真245

10.2.3 调机仿真算法251

10.2.4 列检组仿真263

10.2.5 列检组仿真算法研究264

10.2.6 作业设备层与其他仿真层次协同268

10.3 作业对象层仿真270

10.3.1 概述270

10.3.2 作业对象逻辑关系及数据分析270

10.3.3 基于Agent的作业设备仿真模型270

10.3.4 作业设备仿真关键算法272

10.3.5 作业对象实体群计算分析283

10.3.6 与前向环馈仿真模块协同作用292

10.4 运营计划层仿真研究293

10.4.1 运营计划仿真研究内容分析293

10.4.2 编组站阶段计划仿真模型297

10.4.3 阶段计划生成算法299

10.4.4 仿真流程分析306

10.4.5 运营层与前向环馈仿真模块协同作用308

第11章 仿真软件设计与实现310

11.1 仿真软件需求分析310

11.1.1 概述310

11.1.2 仿真软件功能要求311

11.2.1 系统总体框架312

11.2 仿真软件结构设计312

11.2.2 系统结构及模块划分313

11.2.3 人机交互模式314

11.2.4 仿真系统硬件构成314

11.3 仿真软件各模块详细设计315

11.3.1 基于Agent的基础类实现315

11.3.2 前向环馈仿真模块319

11.3.3 应用层仿真模块332

11.3.4 编组站基础信息制定维护模块336

11.3.5 数据操作接口模块338

11.4 仿真流程分析338

参考文献341