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出版者:

作者:铁道部劳动和卫生司 编

出品人:

页数:92

译者:

出版时间:2009-8

价格:12.80元

装帧:

isbn号码:9787113102180

丛书系列:

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现代交通工程：从理论到实践的跨越 本书导读： 在当代社会高速发展的浪潮中，交通运输体系的优化与升级已成为衡量一个国家现代化水平的重要标志。本书《现代交通工程：从理论到实践的跨越》旨在系统、深入地探讨交通工程学的核心理论、前沿技术及其在实际工程中的应用。我们力求构建一个从宏观规划到微观设计的完整知识体系，帮助读者理解复杂交通系统的运行规律，掌握解决现实交通难题的工具与方法。 第一章 交通流理论的基石 交通流是交通工程学的核心研究对象。本章将从最基础的微观交通流模型入手，剖析点对点（如车辆间距、速度）的行为模式。我们将详细介绍经典的车流模型，如 Greenshields 模型、Underwood 模型和 Lighthill-Whitham-Richards (LWR) 模型，并探讨其在不同交通条件下的适用性与局限性。 更进一步，本章将深入探讨宏观交通流理论。我们将介绍连续介质理论在交通描述中的应用，以及如何通过偏微分方程来模拟车流的演化过程。重点将放在基本图（Fundamental Diagram）的构建及其在交通管理中的指导意义。此外，我们会引入随机过程理论，分析交通流中的随机波动性，例如排队现象的建模与预测，这对于信号控制和匝道控制的优化至关重要。 本章的实践部分将侧重于交通流数据的采集与分析技术。从传统的线圈检测器到新型的视频处理和雷达技术，我们将对比各种技术在精度、成本和实时性上的优异性。数据预处理、异常值剔除以及基于大数据的流模型参数估计方法也将被详细阐述，为后续的仿真与分析打下坚实基础。 第二章 交通规划与预测的科学 交通规划是指导基础设施投资和土地利用决策的蓝图。本章将围绕“生成式”和“分配式”两大核心环节展开论述。 首先是交通生成分析。我们将详细介绍如何构建和应用四大类交通预测模型：即四步法（OD 调查、交通生成、交通分配、路网平衡）。重点剖析如何通过社会经济因素（如人口密度、就业率、收入水平）来准确预测区域交通需求。我们将引入基于行为经济学的模型，以期更真实地反映出行者的选择偏好。 其次是交通分配技术。本章将详尽介绍系统的最优分配（System Optimal, SO）与用户最优分配（User Equilibrium, UE）的理论差异与求解算法。对 Frank-Wolfe 算法、迭代平衡法等经典算法的数学原理和计算效率进行深入比较。此外，面对日益复杂的城市路网，如何应用启发式算法和元启发式算法（如遗传算法、模拟退火）来处理大规模、非线性的路网平衡问题，将是本章的难点与重点。 在预测准确性方面，我们将探讨时间维度上的扩展，包括短期交通负荷预测和长期需求预测的差异化方法。时间序列分析（如 ARIMA 模型）和机器学习方法（如 LSTM 网络）在捕捉交通需求时间依赖性方面的优势，也将被引入到预测模型体系中。 第三章 几何设计与安全工程 交通设施的几何设计是保障行车安全和效率的物质基础。本章将侧重于道路空间标准的制定与应用。 我们将严格遵循国家和国际标准，系统讲解平纵面线形的协调设计原则。包括最小半径、最大超高、视距要求（停车视距、超车视距、会车视距）的推导与校核。对不同等级公路（高速公路、城市快速路、一般城市道路）的几何设计参数进行详细对比和案例分析。 交叉口设计是交通几何设计的核心难点。本章将剖析不同类型交叉口（平面交叉、立体交叉）的设计要素。对于平面交叉，我们将深入探讨渠化设计、导流岛布局、转弯半径的优化，以及如何通过设计来最小化冲突点。立体交叉的类型选择（如苜蓿叶型、定向式、半定向式）的决策流程和空间布局将作为重点案例进行剖析。 安全工程方面，本章引入了“安全系统理论”（Safe System Approach）。从道路设计（Roadside Design）、路面特性（Pavement Features）到交通控制设施（Traffic Control Devices），系统性地探讨如何通过工程手段消除或减轻交通事故的严重程度。道路边坡的稳定性、护栏的吸能设计、以及防撞缓冲区的设置标准，都将依据最新的设计规范进行阐述。 第四章 智能交通系统 (ITS) 与控制策略 信息技术与通信技术的融合正在深刻地改变交通管理的面貌。本章将聚焦于智能交通系统的架构、关键技术及其控制策略。 我们将介绍 ITS 的三层架构：数据采集层、信息处理层和决策控制层。重点解析车辆检测技术（线圈、视频、雷达、激光雷达）和通信技术（DSRC、C-V2X）在实时交通感知中的作用。 在交通控制方面，本章将详细阐述自适应信号控制（Adaptive Signal Control）的原理。从早期的固定时间方案到基于实时反馈的区域协调控制（如 SCOOT, SCATS），我们将分析如何利用先进的优化算法（如线性规划、动态规划）来实现路口延误和服务水平的最优化。 此外，自动驾驶和车路协同（V2X）是未来交通的核心。本章将探讨 V2X 通信在提高交通流效率（如绿波带优化、队列行驶）和保障驾驶安全方面的潜力。我们将分析车道级导航、远程信息处理服务（Telematics）在提升出行者体验中的应用。对于高速公路，匝道控制（Ramp Metering）的实时优化算法及其对主线交通流的平稳作用，也将进行深入的数学建模与仿真验证。 第五章 交通仿真技术与评估 交通仿真技术是连接理论模型与工程实践的桥梁，它允许工程师在虚拟环境中对设计方案进行成本效益分析。 本章将系统介绍微观、介观和宏观仿真平台。重点关注微观仿真软件（如 VISSIM, Aimsun, SUMO）的底层逻辑，包括车辆模型（驾驶行为模型）、换道模型和车头时距模型的参数标定过程。我们将详细讲解如何根据现场采集的交通数据，对仿真模型进行有效率（Throughput）和延误（Delay）的验证与校准。 介观仿真，如基于元胞自动机（Cellular Automata）的模型，因其计算效率高且能较好地描述局部交互作用，在本章中也将得到充分讨论。 仿真应用方面，我们将展示如何利用仿真平台评估新的基础设施设计（如新的立交形式、潮汐车道设置）的效果，以及评估不同控制策略（如新的信号配时方案、应急预案）的性能指标。仿真结果的统计显著性检验和结果的可视化呈现方法，是确保仿真结论可靠性的关键步骤。 结语：交通系统的可持续发展 本书的最终目标是培养具备系统思维、能够应对未来交通挑战的专业人才。未来的交通工程将更加强调可持续性、韧性与包容性。我们鼓励读者在掌握现有工程技术的同时，积极探索绿色交通方式的集成、出行即服务（MaaS）的潜力，以及如何利用数据科学和人工智能技术，构建一个更加安全、高效、环保的现代交通体系。

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这本书的结构编排体现了作者深厚的教学功底和对行业理解的透彻性。它并不是简单地按照铁路的物理构成顺序排列章节，而是巧妙地融入了工程实施的逻辑流程。从前期勘察设计，到中期施工组织，再到后期的运营维护基础，逻辑链条环环相扣，使得读者能够构建起一个完整的铁路工程生命周期认知框架。我感觉作者非常注重基础理论与实践的结合，基础概念的引入点到为止，但随后立马会跟进一个与之相关的实际工程问题。例如，在讨论地基处理时，作者没有放过任何一个对承载力有影响的细节，从土体分类到各种加固方法的适用条件，讲解得极其到位。对于我这样需要在短时间内掌握核心知识点的学习者来说，这种高效的知识传递方式无疑是最高效的。这本书就像一位经验丰富的老工程师，耐心地将他毕生的工作心得，化作一个个清晰的知识点，传授给后学者。

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说实话，我拿起这本书是带着点“应付任务”的心态的，毕竟专业教材往往枯燥乏味，充满了晦涩难懂的公式和图表。然而，《铁路中专教育铁道工程》却成功地打破了我的预期。它的叙述方式非常贴合中专生的学习特点，语言风格朴实而又不失专业性。书中大量穿插的工程案例分析，简直是教科书级别的范例。比如，针对某个特定地质条件下的边坡防护处理，书里详细列举了不同的工程措施及其优缺点，这种对比分析极大地提升了我的判断能力。我特别喜欢它在讲解力学原理时，总能联系到实际的结构受力情况，而不是单纯地抛出理论。这使得原本抽象的结构设计计算变得有血有肉，能够直观地理解为什么要做这样的设计，而不是盲目套用公式。这本书的图例绘制得非常清晰，很多关键部位的剖面图，即便是局部放大，也保持了极高的精确度，这对于早期工程图纸的阅读训练至关重要。

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这本书在处理复杂概念的清晰度上，达到了一个令人惊叹的水平。特别是关于铁路信号系统与通信基础的章节，这部分内容常常是其他教材中一笔带过或过于简略的部分。但在这本书里，它被提升到了一个应有的高度。作者用非常精炼的语言解释了闭塞分区原理、联锁关系的建立，以及现代化列车控制系统（如CTCS）的基本架构。我过去对铁路行车安全中“看不见”的部分感到很困惑，这本书弥补了我的知识盲区，让我明白了为什么两条列车不能在同一区间运行，以及安全冗余是如何设计的。它的图示不再是简单的线条图，而是融入了逻辑流程的示意图，这对于理解电气化、自动化控制的原理至关重要。读完这部分，我能感受到铁道工程不仅仅是土木结构，更是一门高科技集成应用学科，这种跨学科的知识融合是这本书最大的亮点之一。

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我必须得说，这本书的语言风格非常贴近一线工作者的需求，少了一些学院派的矫饰，多了几分实战经验的沉淀。特别是在材料选用和质量控制这一块，书中对不同气候带、不同荷载等级下材料特性的讨论非常具体。比如，针对南方高湿热环境下的钢轨探伤与防护，作者给出的建议具有很强的操作性，而不是停留在理论探讨层面。此外，书中还穿插了一些关于施工安全管理的案例，虽然篇幅不长，但其警示意义巨大，提醒着每一个工程参与者：安全永远是第一位的。这本书的价值在于，它不仅仅教会了我们“怎么做”，更教会了我们“为什么这么做”，以及“做错了会怎样”。它成功地架起了一座连接课堂理论与施工现场之间的坚实桥梁，让中专层次的学生能够迅速地建立起对铁道工程的整体认知和敬畏之心，实属难得的优秀教材。

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这本《铁路中专教育铁道工程》的书，对我这个铁路行业的门外汉来说，简直就是一本打开新世界大门的钥匙。我原本以为铁路工程就是铺轨架桥那么简单，但这本书深入浅出地阐述了从路基、桥梁到隧道的全过程，让我对这个庞大复杂的系统有了全新的认识。尤其让我印象深刻的是书中关于线路平纵面设计的讲解，那些复杂的曲线半径、坡度限制，在作者的笔下变得清晰易懂，仿佛我真的站在工地现场，亲手参与了这些决策。书中对各种施工工艺的描述细致入微，比如混凝土拌合的配合比控制、钢筋绑扎的规范要求，这些细节的把控对于保证铁路运营安全至关重要，让我深切体会到每一位工程师的责任与严谨。这本书不仅仅是知识的堆砌，更像是一份手把手的教学指南，即便是没有深厚专业背景的读者，也能从中感受到铁路建设的严谨美学和技术魅力。我尤其欣赏它在介绍新技术应用时的前瞻性，比如无砟轨道技术的推广应用，让我看到了未来铁路发展的方向。

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