Traffic Flow Dynamics: Data, Models and Simulation

این کتاب درسی پوششی جامع و آموزنده از دینامیک و مدل‌سازی جریان ترافیک وسایل نقلیه ارائه می‌کند. این موضوع بین رشته ای جذاب را که تا به امروز فقط در بخش هایی توسط تک نگاری های تخصصی ثبت شده است، برای خوانندگان گسترده قابل دسترسی می کند. اشکال و مشکلات متعدد با راه حل ها به خواننده کمک می کند تا مفاهیم ارائه شده را به سرعت درک کرده و تمرین کند. این کتاب برای دانشجویان رشته های فیزیک و مهندسی ترافیک و به طور کلی دانشجویان و متخصصان علوم کامپیوتر، ریاضیات و موضوعات بین رشته ای مورد توجه قرار گرفته است. همچنین مطالبی را برای کار پروژه در برنامه‌نویسی و شبیه‌سازی در سطح کالج و دانشگاه ارائه می‌کند.

بخش اصلی، پس از ارائه دسته‌های مختلف داده‌های ترافیک، به توصیف ریاضی دینامیک جریان ترافیک اختصاص داده شده است که ماکروسکوپی را پوشش می‌دهد. مدل‌هایی که ترافیک را بر حسب چگالی توصیف می‌کنند، و همچنین مدل‌های چند ذره‌ای میکروسکوپی که در آن هر ذره مربوط به یک وسیله نقلیه و راننده آن است. تمرکز فصل‌ها بر ناپایداری‌های ترافیکی و کالیبراسیون/ اعتبارسنجی مدل، این موضوعات را به روشی جدید و سیستماتیک ارائه می‌کند. در نهایت، چارچوب نظری در کاربردهای منتخب مانند برآورد وضعیت ترافیک و زمان سفر، سیستم‌های حمل‌ونقل هوشمند، مدیریت عملیات ترافیک، و یک مدل دقیق مبتنی بر فیزیک برای مصرف سوخت و انتشار نشان داده می‌شود.

This textbook provides a comprehensive and instructive coverage of vehicular traffic flow dynamics and modeling. It makes this fascinating interdisciplinary topic, which to date was only documented in parts by specialized monographs, accessible to a broad readership. Numerous figures and problems with solutions help the reader to quickly understand and practice the presented concepts. This book is targeted at students of physics and traffic engineering and, more generally, also at students and professionals in computer science, mathematics, and interdisciplinary topics. It also offers material for project work in programming and simulation at college and university level.

The main part, after presenting different categories of traffic data, is devoted to a mathematical description of the dynamics of traffic flow, covering macroscopic models which describe traffic in terms of density, as well as microscopic many-particle models in which each particle corresponds to a vehicle and its driver. Focus chapters on traffic instabilities and model calibration/validation present these topics in a novel and systematic way. Finally, the theoretical framework is shown at work in selected applications such as traffic-state and travel-time estimation, intelligent transportation systems, traffic operations management, and a detailed physics-based model for fuel consumption and emissions.