随着国内高速公路的迅猛发展,现有高速公路规模不断扩大,新开路桥的费率设定影响着车辆出行的路径选择,也导致了周边路桥的流量变化及通行压力变化,给道路经营管理者的政策制定带来了极大的挑战。目前传统的路段费率设定方法较为陈旧,多是基于经验或者基于距离成本、投资成本的经典统计模型,在一般场景下具有一定合理性,但已经无法应用于特定的、周边路网环境复杂的场景。如何更为合理地模拟费率变化情况下的车辆行驶路径选择,动态仿真路网流量变化,从而为决策者提供更为有力的数据支撑,成为一个值得关注的问题。另外,现有的车辆路径选择方法大多都是基于单层次数据的,无法针对复杂多变的路网环境实现更为准确的路径选择。本文基于高速公路车辆历史通行大数据,深入挖掘不同类型车辆的出行目的及出行特征,建立车辆画像,同时利用车辆通行记录建立逻辑路网,在路网基础上构建以车辆画像、出行习惯、路况信息等为参数的路径选择模型,设计有效的高速公路车辆路径选择算法,同时完成整个路径仿真系统的搭建。该系统可以针对高速路网的环境变化,模拟出多辆车出行路径选择情况,进而动态展现不同费率条件下道路流量、通行效率及拥堵情况,为道路交通管理部门提供道路规划、经营管理及养护等方面的决策支持。首先,基于真实历史通行数据,在数据中缺乏车辆实际通行路径的情况下,研究以收费广场为节点、收费广场之间的公路为边的逻辑路网构建方法。并深入挖掘数据,建立不同类型车辆的车辆画像,选取通行时间、通行费用、出行习惯等参数,构建不同车辆画像的出行模型,分析模型的有效性。其次,利用车辆画像和出行模型构建个性化车辆路径选择算法,在结合路况的基础上进一步完善,实现动态路径选择,并基于该路径选择算法实现车辆历史行程的推演,分析计算不同路网参数下的不同路径选择及其对应的路网流量变化情况。最后,设计实现路网流量仿真系统,提供路网展示及编辑功能、通行时间费用测算功能、仿真模拟功能及车辆分流比计算功能等。该系统可对不同路网参数下的流量变化情况进行可视化展示,用户可以直观的查看不同收费费率对路网流量的影响,可作为收费政策制定的辅助手段之一。本文的研究表明,通过细致地分析复杂路网环境,以车辆历史通行数据为基础,建立合理的车辆画像和路径选择模型,可以准确地模拟不同通行费率对路网流量造成的影响,从而设置最优的收费方式,以保障路网的高效安全运行。