基于概率分析下的高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)路徑識別的方法和技術(shù)分析

摘要 隨著各種應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，高速公路聯(lián)網(wǎng)也在進(jìn)一步更新，本文針對其各方面特征，提出了以概率分析方法為主的高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)路徑識別的方法和技術(shù)，即運(yùn)用分配交通量的方法，從各個(gè)方面調(diào)查和監(jiān)測交通量的誤差程度對路徑分配概率進(jìn)行擬合和修正，以此準(zhǔn)確識別車輛路徑，本文即對以上方法進(jìn)行分別論述。

關(guān)鍵詞 高速公路；聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)；路徑識別

中圖分類號 U4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)051-0107-01

關(guān)于高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)路徑識別的概率分析方法有很多，本文提出的是成套技術(shù)，主要是以實(shí)現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的路徑識別為目的，以對路徑分配率的調(diào)整為方式，以模擬的路段交通量和調(diào)查交通量吻合程度為判斷標(biāo)準(zhǔn)，最終實(shí)現(xiàn)在實(shí)際工作的有效應(yīng)用。

1 路徑識別法探索思路

1.1 基本探索思路

通過概率分析得到的車輛路徑的概率分析識別技術(shù)的內(nèi)容是：車輛出行路徑的最大可能的概率是能和實(shí)際路段的交通量的路徑分配概率不產(chǎn)生矛盾；它的基本探索思路認(rèn)為：首先是對具有多個(gè)路徑路段的交通情況的調(diào)查研究，其次是在擬合對多路徑分配交通量的基礎(chǔ)上，提出更加新穎的關(guān)于調(diào)整路徑概率的方法，從而加強(qiáng)模擬交通量和實(shí)際交通量的相似程度，進(jìn)而順利計(jì)算出車輛出行的路徑選擇概率。

具體的流程有以下幾個(gè)方面：

1）對高速公路多路徑路段交通量進(jìn)行調(diào)查，之后對路段交通量進(jìn)行差錯和修正，再對交通量和計(jì)算交通量擬合度進(jìn)行分析調(diào)查，如果滿足精度要求，即可計(jì)算全路網(wǎng)各OD點(diǎn)對之間各有效路徑的概率。2）如不滿足精度要求，可進(jìn)行概率函數(shù)模型參數(shù)修正，進(jìn)行路段交通量的模擬計(jì)算，又可得到調(diào)查交通量和計(jì)算交通量擬合度的分析調(diào)查，從而再一次驗(yàn)證是否滿足精度要求，如此反復(fù)進(jìn)行，直到計(jì)算出全路網(wǎng)各OD點(diǎn)對之間各有路徑的概率。3）在進(jìn)行以上第1步的操作同時(shí)，可進(jìn)行高速路網(wǎng)模型的建立，進(jìn)而確定有效路徑分析，之后進(jìn)行概率函數(shù)模型選擇，同樣可實(shí)現(xiàn)路徑交通量的模擬計(jì)算，之后進(jìn)行調(diào)查交通量和計(jì)算交通量擬合度分析，從而得到是否滿足精度要求這一步驟，如滿足精度要求，可計(jì)算全路網(wǎng)各OD點(diǎn)對之間各有效路徑的概率，如不滿足精度要求，可按照第二步進(jìn)行反復(fù)操作，直到計(jì)算出概率為止。

1.2 主要的技術(shù)內(nèi)容概述

1）對于交通量的調(diào)查方面的技術(shù)，選取交通量的調(diào)查點(diǎn)以及實(shí)施交通量檢查等工作。2）交通量的分析檢測技術(shù)，對已經(jīng)實(shí)行路段交通量檢測的結(jié)果進(jìn)反復(fù)驗(yàn)證。3）采取高速公路路網(wǎng)有效路徑的研究工作，有效路徑確定的相關(guān)分析技術(shù)。4）建立概率函數(shù)模型，確定路阻函數(shù)和相關(guān)參數(shù)。5）修改模型概率，相關(guān)原則和修改方法。6）模擬交通量，相關(guān)模擬技術(shù)。

2 有效路徑研究方法

對于高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)路徑識別的概率方法研究，高速公路網(wǎng)的多路徑是首要考慮的問題；關(guān)于有效路徑的概念之一就是，路徑的阻抗處于最短路徑阻抗的（1+Hrs）倍之內(nèi)的無環(huán)簡單路徑；其中Hrs為非負(fù)常數(shù)，即為路徑的伸展系數(shù)，在阻抗僅定義為距離的前提下，采用了這一定義，其有效路徑的計(jì)算可按照以下方法：

1）準(zhǔn)確計(jì)算起點(diǎn)到終點(diǎn)OD這一段的最短路長度。掌握有效路徑的基礎(chǔ)是最短路長度，有效路徑是在超出最短路長度的規(guī)定范圍，如果越過這一范圍，則可認(rèn)定為無效路徑。2）把有效路徑判定標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)。就我國某省而言，關(guān)于最短路徑的規(guī)定范圍是100 km-250 km，其允許超過的范圍為20%，如果最短路在20%之內(nèi)可認(rèn)為是有效路徑，Hrs可認(rèn)定為20%。3）對入環(huán)和出環(huán)點(diǎn)進(jìn)行搜索。一段同樣的路徑可能存在于所有路徑的前端或者后端，在除去這些完全相同的部分之后，起點(diǎn)和終點(diǎn)分別就是多路徑的入環(huán)點(diǎn)和出環(huán)點(diǎn)。4）以有效路徑判別為標(biāo)準(zhǔn)。按入環(huán)點(diǎn)到出環(huán)點(diǎn)之間的最短路長度，去掉其中不合乎條件的多路徑，起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的有效路徑就是其剩余部分。5）按照第三步，直到入環(huán)點(diǎn)和出環(huán)點(diǎn)穩(wěn)定不變。

3 交通量擬合分析法

把收費(fèi)路網(wǎng)出口和入口之間的OD分配分配到路段上，其前提是獲得了有效路徑，之后和實(shí)際交通量的檢測結(jié)果做對比，以此為調(diào)整路徑的概率調(diào)整提供可靠依據(jù)；概率模型是分配模型進(jìn)行改進(jìn)之后的形式，表現(xiàn)為Logit概率模型：

其中：P（k）為路線k的分配率；T（k）為路線k上的路阻函數(shù)；θ為交通轉(zhuǎn)換參數(shù)；n為兩個(gè)起訖點(diǎn)可行路徑數(shù)，且1≤k≤n。

可進(jìn)行一下計(jì)算步驟：

1）建立路徑模型，它的建立需根據(jù)概率模型需要的路段性質(zhì)進(jìn)行，例如通行能力以及里程等等方面。2）按照有效路徑判別標(biāo)準(zhǔn)，采用深度優(yōu)先搜索算法搜索出所有收費(fèi)站之間的有效路徑，之后正確記錄下各個(gè)路徑經(jīng)過的路段以及路徑阻抗，計(jì)算各個(gè)有效路徑的概率需根據(jù)上述概率模型。3）因?yàn)楦怕誓Ｐ秃蛯?shí)際存在的差距，因而關(guān)于交通量和計(jì)算量的調(diào)查結(jié)果也存在偏差，這就要求首先進(jìn)行計(jì)算量的偏差程度的衡量，這樣才能得到擬合精度更加高的概率；由此可通過單點(diǎn)誤差和總體誤差2種情況進(jìn)行分析，用相對誤差和絕對誤差來表示單點(diǎn)誤差，總體誤差缺乏衡量標(biāo)準(zhǔn)。

4 路徑分配概率檢測法

由于理論模型存在各種情況，不可能做到全面兼顧，因而它與實(shí)際的差距再正常不過，例如對路網(wǎng)的熟悉程度以及駕駛的習(xí)慣都是不可量化的因素，這些因素都與當(dāng)?shù)氐母鞣N環(huán)境息息相關(guān)，例如自然、社會以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等等，以減少和消除誤差

為目的，就需要對一些點(diǎn)對間的概率重新整合。

以下兩種情形是調(diào)整概率之前的準(zhǔn)備工作：

1）首先不要考慮車輛型號之間的差別，交通量只是影響路段的通行費(fèi)收入，加之忽略貨車超限率差別，在收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不改變的情況下，通行僅和交通量有關(guān)，所以計(jì)算過程中只要對交通量的吻合度進(jìn)行考慮即可，無需關(guān)注此路段的車流的走向，如果這一路段交通量問題，那么管理公司就可以取得應(yīng)得收入。2）所有調(diào)查點(diǎn)的計(jì)算交通量和調(diào)查交通量相吻合，那么所有路段的交通量均吻合，前提是環(huán)路上每2個(gè)互通之間都有調(diào)查點(diǎn)。

對某省高速公路網(wǎng)的實(shí)際監(jiān)測得知，不可控的非過境多路徑交通量數(shù)量較少，可以不去考慮；由此認(rèn)為，它沒有可能造成非調(diào)查路段交通量異常，所有的調(diào)整皆可控；由以上兩個(gè)前提條件得知，要想得到一個(gè)更加理想的結(jié)果，就只檢測結(jié)果令交通量和檢測交通量間的差距減小即可。

通過上述結(jié)論可知，所要采取的調(diào)整方法是：若干個(gè)調(diào)查點(diǎn)，它們存在矛盾，如果存在OD對，而且它們的多路徑都分別經(jīng)過這些調(diào)查點(diǎn)，那么要使個(gè)調(diào)查點(diǎn)的總體誤差變得更加小，就可以把這些多路徑的概率中經(jīng)過某調(diào)查點(diǎn)的統(tǒng)一乘以某個(gè)系數(shù)

即可。

5 實(shí)例的應(yīng)用分析

廣東省在2004年開通的高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)，使用電子不停車收費(fèi)（ETC）技術(shù)來提高公路的通行率，2010年進(jìn)入聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)工作的新階段，計(jì)劃用幾年的時(shí)間將全省形成統(tǒng)一區(qū)域，使ETC技術(shù)成為全省公路收費(fèi)的主流形式；目前全省已經(jīng)實(shí)現(xiàn)60條以上的聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)和粵卡通繳費(fèi)，撤并16個(gè)主線收費(fèi)站，減少新建主線站29個(gè)，建成開通166條ETC車道，提高了通行效率，節(jié)約了建設(shè)和營運(yùn)費(fèi)用，預(yù)計(jì)至2020年可累計(jì)節(jié)約建設(shè)費(fèi)用約147億元；下一步將繼續(xù)推進(jìn)科學(xué)發(fā)展，注重品牌，發(fā)揮資源優(yōu)勢，構(gòu)建泛珠三角區(qū)域電子支付系統(tǒng)，全力打造全省的“交通一卡通”。

6 總結(jié)

高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的特點(diǎn)十分突出，在對其充分掌握的基礎(chǔ)上，歸納了高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)路徑識別的概率分析方法和技術(shù)，即采用交通量的分配方法，通過監(jiān)測交通量的偏離程度以及掌握交通量的比較分配方法對路徑分配概率進(jìn)行擬合和修正，以此準(zhǔn)確判別車輛路徑。該方法在某省的實(shí)際高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)中已經(jīng)取得了突出成效，并受到了大家的認(rèn)可，證明了其可行性和有

效性。

參考文獻(xiàn)

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