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