第一章 绪论 3
1．1元胞自动机简要发展历程 3
1．2元胞自动机的应用概述 6
第二章 元胞自动机的定义、构成和特征 9
2．1元胞自动机的定义 9
2．1．1自动机 9
2．1．2元胞自动机的定义 10
2．2元胞自动机的构成 11
2．1元胞 12
2．2元胞空间 12
2．2．3邻居 13
2．2．4演化规则 16
2．3元胞自动机的特征 17
第三章 经典的元胞自动机模型 18
3．1 Conway和他的“生命游戏” 18
1．1“生命游戏”的构成及演化规则 18
1．2“生命游戏”中一些演化形态 19
1．3“生命游戏”中构形的分类 22
3．2 Wolfram和他的初等元胞自动机 23
2．1 Wolfram简介 23
2．2初等元胞自动机 24
2．3典型的Wolfram规则 25
3．3能自我复制的元胞自动机 31
3．1 Von Newmann的工作 32
3．2 Langton的自我复制环 33
Langton蚂蚁 36
格子气自动机 37
HPP模型 37
FHP模型 38
LGA模型中的演化方程与宏观量 40
LGA模型中的边界条件 41
LGA模型的状态更新 41
LGA模型的缺陷 41
研究颗粒流的元胞自动机 42
第四章 元胞自动机的分类 46
基于维数的元胞自动机分类 46
一维元胞自动机 46
二维元胞自动机 47
高维元胞自动机 47
基于动力学行为的元胞自动机分类 48
基于动力学行为的分类 49
四类元胞自动机之间的区别 52
下篇：元胞自动机在交通领域中的应用 57
第五章 道路交通流理论简介 57
道路交通流理论研究的意义 57
常用的变量及测量方法 58
交通流量q和时间车头距hi 59
速度v和密度ρ 59
占有率 60
基本的交通实测现象与特征 61
流量-密度关系图与回滞现象 61
交通堵塞 62
同步流和宽运动堵塞 64
交通临界相变行为 65
自组织现象 67
混沌动力学行为 67
交通流中的密度波 68
交通流理论模型分类 68
第六章 道路交通流中的元胞自动机模型 70
单车道元胞自动机模型 70
NaSch模型及其衍生模型 70
巡航驾驶极限和自组织临界 73
慢启动规则、亚稳态和回滞 75
速度效应模型 81
舒适驾驶模型和同步流 82
三相交通流模型 89
考虑减速限制的CA模型 93
其他单车道CA模型 97
多车道元胞自动机模型 97
双车道CA模型 98
多车道CA模型 112
双向交通的CA模型 113
混合交通中的偏析现象 118
图形的获取 119
偏析度量参数的定义 119
数值模拟与分析 120
多值元胞机模型 128
BCA模型 128
EBCA模型 130
一般化模型 135
模拟自行车流的随机慢化模型 136
混合自行车流模型 141
机非混行交通流模型 149
第七章 元胞自动机模型在道路交通瓶颈研究中的应用 161
交通中的瓶颈现象 161
匝道瓶颈研究 163
以车库形式出现的入口匝道和出口匝道 164
主道和入口匝道之间的相互作用 166
加速道对交通系统的影响 174
出口匝道系统的交通行为 180
路口瓶颈的研究 190
十字（或X型）交叉路口 190
T型路口 195
环岛 198
辅助信号灯 205
其他典型交通瓶颈的研究 208
道路缩减 208
收费站 212
第八章 城市路网交通流中的元胞自动机模型 220
BML模型 220
BML的扩展和衍生模型 222
车辆的非均匀分布 222
不同的车辆最大速度 223
立交桥 223
失效的交通信号灯 223
绿波同步 223
NaSch和BML的耦合模型 224
元胞传输模型 228
CTM的路段模型 228
CTM的节点模型 230
路段行程时间与行程速度的计算方法 232
模拟基本步骤 234
基于元胞传输模型的交通拥堵瓶颈的识别 234
交通拥堵瓶颈概述 234
模型参数的确定 236
模拟结果及分析 239
第九章 其他交通系统中的元胞自动机模型 243
公交路线系统的元胞自动机模型研究 243
考虑到公交车承载能力的公交路线模型 243
模拟结果和讨论 245
轨道交通系统的元胞自动机模型研究 251
固定闭塞控制系统 251
移动闭塞控制系统 255
列车延迟传播现象的模拟研究 259
混合交通中节能优化的元胞自动机模型 263
三线轨道交通系统的运输能力问题研究 266
第十章 元胞自动机模型、交通流状态和复杂网络 270
复杂网络简介——小世界网络和无标度网络 270
复杂网络与城市交通网络 272
基于交通流状态构建网络模型 273
交通流状态与网络模型的结构特性 275
交叉口交通流状态 279
同步流状态的复杂性特征 281
模拟结果 282
实测数据检验 287
附录一 交通流理论模型简介与对比 289
附1．1连续模型（宏观模型） 289
附1．2气体动理论模型（中观模型） 291
附1．3车辆跟驰模型（微观模型） 292
附1．4元胞自动机模型（微观模型） 295
附1．5不同模型的比较及其之间的联系 295
附录二TRANSIMS系统简介及案例 297
附2．1什么是TRANSIMS 297
附2．2 TRANSIMS与传统四阶段法的区别 297
附2．3 TRANSIMS整体框架 298
附2．3．1综合人口模块 298
附2．3．2出行行为模块 298
附2．3．3路径选择模块 300
附2．3．4微观模拟模块 300
附2．3．5尾气排估计模块 300
附2．3．6选择与反馈模块 301
附2．3．7可视化输出模块 301
附2．4应用案例 302
输入数据 302
微观模拟模块输出结果 304
后记 308
参考文献 310