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摘要 随着各种应用计算机技术的发展和创新，高速公路联网也在进一步更新，本文针对其各方面特征，提出了以概率分析方法为主的高速公路联网收费路径识别的方法和技术，即运用分配交通量的方法，从各个方面调查和监测交通量的误差程度对路径分配概率进行拟合和修正，以此准确识别车辆路径，本文即对以上方法进行分别论述。
关键词 高速公路；联网收费；路径识别
中图分类号 U4 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0107-01
关于高速公路联网收费路径识别的概率分析方法有很多，本文提出的是成套技术，主要是以实现全国联网收费的路径识别为目的，以对路径分配率的调整为方式，以模拟的路段交通量和调查交通量吻合程度为判断标准，最终实现在实际工作的有效应用。
1 路径识别法探索思路
1.1 基本探索思路
通过概率分析得到的车辆路径的概率分析识别技术的内容是：车辆出行路径的最大可能的概率是能和实际路段的交通量的路径分配概率不产生矛盾；它的基本探索思路认为：首先是对具有多个路径路段的交通情况的调查研究，其次是在拟合对多路径分配交通量的基础上，提出更加新颖的关于调整路径概率的方法，从而加强模拟交通量和实际交通量的相似程度，进而顺利计算出车辆出行的路径选择概率。
具体的流程有以下几个方面：
1）对高速公路多路径路段交通量进行调查，之后对路段交通量进行差错和修正，再对交通量和计算交通量拟合度进行分析调查，如果满足精度要求，即可计算全路网各OD点对之间各有效路径的概率。2）如不满足精度要求，可进行概率函数模型参数修正，进行路段交通量的模拟计算，又可得到调查交通量和计算交通量拟合度的分析调查，从而再一次验证是否满足精度要求，如此反复进行，直到计算出全路网各OD点对之间各有路径的概率。3）在进行以上第1步的操作同时，可进行高速路网模型的建立，进而确定有效路径分析，之后进行概率函数模型选择，同样可实现路径交通量的模拟计算，之后进行调查交通量和计算交通量拟合度分析，从而得到是否满足精度要求这一步骤，如满足精度要求，可计算全路网各OD点对之间各有效路径的概率，如不满足精度要求，可按照第二步进行反复操作，直到计算出概率为止。
1.2 主要的技术内容概述
1）对于交通量的调查方面的技术，选取交通量的调查点以及实施交通量检查等工作。2）交通量的分析检测技术，对已经实行路段交通量检测的结果进反复验证。3）采取高速公路路网有效路径的研究工作，有效路径确定的相关分析技术。4）建立概率函数模型，确定路阻函数和相关参数。5）修改模型概率，相关原则和修改方法。6）模拟交通量，相关模拟技术。
2 有效路径研究方法
对于高速公路联网收费路径识别的概率方法研究，高速公路网的多路径是首要考虑的问题；关于有效路径的概念之一就是，路径的阻抗处于最短路径阻抗的（1+Hrs）倍之内的无环简单路径；其中Hrs为非负常数，即为路径的伸展系数，在阻抗仅定义为距离的前提下，采用了这一定义，其有效路径的计算可按照以下方法：
1）准确计算起点到终点OD这一段的最短路长度。掌握有效路径的基础是最短路长度，有效路径是在超出最短路长度的规定范围，如果越过这一范围，则可认定为无效路径。2）把有效路径判定标准作为依据。就我国某省而言，关于最短路径的规定范围是100 km-250 km，其允许超过的范围为20%，如果最短路在20%之内可认为是有效路径，Hrs可认定为20%。3）对入环和出环点进行搜索。一段同样的路径可能存在于所有路径的前端或者后端，在除去这些完全相同的部分之后，起点和终点分别就是多路径的入环点和出环点。4）以有效路径判别为标准。按入环点到出环点之间的最短路长度，去掉其中不合乎条件的多路径，起点和终点之间的有效路径就是其剩余部分。5）按照第三步，直到入环点和出环点稳定不变。
3 交通量拟合分析法
把收费路网出口和入口之间的OD分配分配到路段上，其前提是获得了有效路径，之后和实际交通量的检测结果做对比，以此为调整路径的概率调整提供可靠依据；概率模型是分配模型进行改进之后的形式，表现为Logit概率模型：
其中：P（k）为路线k的分配率；T（k）为路线k上的路阻函数；θ为交通转换参数；n为两个起讫点可行路径数，且1≤k≤n。
可进行一下计算步骤：
1）建立路径模型，它的建立需根据概率模型需要的路段性质进行，例如通行能力以及里程等等方面。2）按照有效路径判别标准，采用深度优先搜索算法搜索出所有收费站之间的有效路径，之后正确记录下各个路径经过的路段以及路径阻抗，计算各个有效路径的概率需根据上述概率模型。3）因为概率模型和实际存在的差距，因而关于交通量和计算量的调查结果也存在偏差，这就要求首先进行计算量的偏差程度的衡量，这样才能得到拟合精度更加高的概率；由此可通过单点误差和总体误差2种情况进行分析，用相对误差和绝对误差来表示单点误差，总体误差缺乏衡量标准。
4 路径分配概率检测法
由于理论模型存在各种情况，不可能做到全面兼顾，因而它与实际的差距再正常不过，例如对路网的熟悉程度以及驾驶的习惯都是不可量化的因素，这些因素都与当地的各种环境息息相关，例如自然、社会以及经济发展水平等等，以减少和消除误差
为目的，就需要对一些点对间的概率重新整合。
以下两种情形是调整概率之前的准备工作：
1）首先不要考虑车辆型号之间的差别，交通量只是影响路段的通行费收入，加之忽略货车超限率差别，在收费标准不改变的情况下，通行仅和交通量有关，所以计算过程中只要对交通量的吻合度进行考虑即可，无需关注此路段的车流的走向，如果这一路段交通量问题，那么管理公司就可以取得应得收入。2）所有调查点的计算交通量和调查交通量相吻合，那么所有路段的交通量均吻合，前提是环路上每2个互通之间都有调查点。
对某省高速公路网的实际监测得知，不可控的非过境多路径交通量数量较少，可以不去考虑；由此认为，它没有可能造成非调查路段交通量异常，所有的调整皆可控；由以上两个前提条件得知，要想得到一个更加理想的结果，就只检测结果令交通量和检测交通量间的差距减小即可。
通过上述结论可知，所要采取的调整方法是：若干个调查点，它们存在矛盾，如果存在OD对，而且它们的多路径都分别经过这些调查点，那么要使个调查点的总体误差变得更加小，就可以把这些多路径的概率中经过某调查点的统一乘以某个系数
即可。
5 实例的应用分析
广东省在2004年开通的高速公路联网收费系统，使用电子不停车收费（ETC）技术来提高公路的通行率，2010年进入联网收费工作的新阶段，计划用几年的时间将全省形成统一区域，使ETC技术成为全省公路收费的主流形式；目前全省已经实现60条以上的联网收费和粤卡通缴费，撤并16个主线收费站，减少新建主线站29个，建成开通166条ETC车道，提高了通行效率，节约了建设和营运费用，预计至2020年可累计节约建设费用约147亿元；下一步将继续推进科学发展，注重品牌，发挥资源优势，构建泛珠三角区域电子支付系统，全力打造全省的“交通一卡通”。
6 总结
高速公路联网收费的特点十分突出，在对其充分掌握的基础上，归纳了高速公路联网收费路径识别的概率分析方法和技术，即采用交通量的分配方法，通过监测交通量的偏离程度以及掌握交通量的比较分配方法对路径分配概率进行拟合和修正，以此准确判别车辆路径。该方法在某省的实际高速公路联网收费中已经取得了突出成效，并受到了大家的认可，证明了其可行性和有
效性。
参考文献
[1]杜海宁,张毅,宋靖雁.基于树状结构的高速公路路网扩展及收费清分实现[J].公路交通科技,2002,03.
[2]彭利人,冯艳春.高速公路联网收费多路径通行费解决方案选择探讨[J].公路,2007,08.
[3]李志纯,黄海军.随机交通分配中有效路径的确定方法[J].交通运输系统工程与信息,2003,01.
关键词 高速公路；联网收费；路径识别
中图分类号 U4 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0107-01
关于高速公路联网收费路径识别的概率分析方法有很多，本文提出的是成套技术，主要是以实现全国联网收费的路径识别为目的，以对路径分配率的调整为方式，以模拟的路段交通量和调查交通量吻合程度为判断标准，最终实现在实际工作的有效应用。
1 路径识别法探索思路
1.1 基本探索思路
通过概率分析得到的车辆路径的概率分析识别技术的内容是：车辆出行路径的最大可能的概率是能和实际路段的交通量的路径分配概率不产生矛盾；它的基本探索思路认为：首先是对具有多个路径路段的交通情况的调查研究，其次是在拟合对多路径分配交通量的基础上，提出更加新颖的关于调整路径概率的方法，从而加强模拟交通量和实际交通量的相似程度，进而顺利计算出车辆出行的路径选择概率。
具体的流程有以下几个方面：
1）对高速公路多路径路段交通量进行调查，之后对路段交通量进行差错和修正，再对交通量和计算交通量拟合度进行分析调查，如果满足精度要求，即可计算全路网各OD点对之间各有效路径的概率。2）如不满足精度要求，可进行概率函数模型参数修正，进行路段交通量的模拟计算，又可得到调查交通量和计算交通量拟合度的分析调查，从而再一次验证是否满足精度要求，如此反复进行，直到计算出全路网各OD点对之间各有路径的概率。3）在进行以上第1步的操作同时，可进行高速路网模型的建立，进而确定有效路径分析，之后进行概率函数模型选择，同样可实现路径交通量的模拟计算，之后进行调查交通量和计算交通量拟合度分析，从而得到是否满足精度要求这一步骤，如满足精度要求，可计算全路网各OD点对之间各有效路径的概率，如不满足精度要求，可按照第二步进行反复操作，直到计算出概率为止。
1.2 主要的技术内容概述
1）对于交通量的调查方面的技术，选取交通量的调查点以及实施交通量检查等工作。2）交通量的分析检测技术，对已经实行路段交通量检测的结果进反复验证。3）采取高速公路路网有效路径的研究工作，有效路径确定的相关分析技术。4）建立概率函数模型，确定路阻函数和相关参数。5）修改模型概率，相关原则和修改方法。6）模拟交通量，相关模拟技术。
2 有效路径研究方法
对于高速公路联网收费路径识别的概率方法研究，高速公路网的多路径是首要考虑的问题；关于有效路径的概念之一就是，路径的阻抗处于最短路径阻抗的（1+Hrs）倍之内的无环简单路径；其中Hrs为非负常数，即为路径的伸展系数，在阻抗仅定义为距离的前提下，采用了这一定义，其有效路径的计算可按照以下方法：
1）准确计算起点到终点OD这一段的最短路长度。掌握有效路径的基础是最短路长度，有效路径是在超出最短路长度的规定范围，如果越过这一范围，则可认定为无效路径。2）把有效路径判定标准作为依据。就我国某省而言，关于最短路径的规定范围是100 km-250 km，其允许超过的范围为20%，如果最短路在20%之内可认为是有效路径，Hrs可认定为20%。3）对入环和出环点进行搜索。一段同样的路径可能存在于所有路径的前端或者后端，在除去这些完全相同的部分之后，起点和终点分别就是多路径的入环点和出环点。4）以有效路径判别为标准。按入环点到出环点之间的最短路长度，去掉其中不合乎条件的多路径，起点和终点之间的有效路径就是其剩余部分。5）按照第三步，直到入环点和出环点稳定不变。
3 交通量拟合分析法
把收费路网出口和入口之间的OD分配分配到路段上，其前提是获得了有效路径，之后和实际交通量的检测结果做对比，以此为调整路径的概率调整提供可靠依据；概率模型是分配模型进行改进之后的形式，表现为Logit概率模型：
其中：P（k）为路线k的分配率；T（k）为路线k上的路阻函数；θ为交通转换参数；n为两个起讫点可行路径数，且1≤k≤n。
可进行一下计算步骤：
1）建立路径模型，它的建立需根据概率模型需要的路段性质进行，例如通行能力以及里程等等方面。2）按照有效路径判别标准，采用深度优先搜索算法搜索出所有收费站之间的有效路径，之后正确记录下各个路径经过的路段以及路径阻抗，计算各个有效路径的概率需根据上述概率模型。3）因为概率模型和实际存在的差距，因而关于交通量和计算量的调查结果也存在偏差，这就要求首先进行计算量的偏差程度的衡量，这样才能得到拟合精度更加高的概率；由此可通过单点误差和总体误差2种情况进行分析，用相对误差和绝对误差来表示单点误差，总体误差缺乏衡量标准。
4 路径分配概率检测法
由于理论模型存在各种情况，不可能做到全面兼顾，因而它与实际的差距再正常不过，例如对路网的熟悉程度以及驾驶的习惯都是不可量化的因素，这些因素都与当地的各种环境息息相关，例如自然、社会以及经济发展水平等等，以减少和消除误差
为目的，就需要对一些点对间的概率重新整合。
以下两种情形是调整概率之前的准备工作：
1）首先不要考虑车辆型号之间的差别，交通量只是影响路段的通行费收入，加之忽略货车超限率差别，在收费标准不改变的情况下，通行仅和交通量有关，所以计算过程中只要对交通量的吻合度进行考虑即可，无需关注此路段的车流的走向，如果这一路段交通量问题，那么管理公司就可以取得应得收入。2）所有调查点的计算交通量和调查交通量相吻合，那么所有路段的交通量均吻合，前提是环路上每2个互通之间都有调查点。
对某省高速公路网的实际监测得知，不可控的非过境多路径交通量数量较少，可以不去考虑；由此认为，它没有可能造成非调查路段交通量异常，所有的调整皆可控；由以上两个前提条件得知，要想得到一个更加理想的结果，就只检测结果令交通量和检测交通量间的差距减小即可。
通过上述结论可知，所要采取的调整方法是：若干个调查点，它们存在矛盾，如果存在OD对，而且它们的多路径都分别经过这些调查点，那么要使个调查点的总体误差变得更加小，就可以把这些多路径的概率中经过某调查点的统一乘以某个系数
即可。
5 实例的应用分析
广东省在2004年开通的高速公路联网收费系统，使用电子不停车收费（ETC）技术来提高公路的通行率，2010年进入联网收费工作的新阶段，计划用几年的时间将全省形成统一区域，使ETC技术成为全省公路收费的主流形式；目前全省已经实现60条以上的联网收费和粤卡通缴费，撤并16个主线收费站，减少新建主线站29个，建成开通166条ETC车道，提高了通行效率，节约了建设和营运费用，预计至2020年可累计节约建设费用约147亿元；下一步将继续推进科学发展，注重品牌，发挥资源优势，构建泛珠三角区域电子支付系统，全力打造全省的“交通一卡通”。
6 总结
高速公路联网收费的特点十分突出，在对其充分掌握的基础上，归纳了高速公路联网收费路径识别的概率分析方法和技术，即采用交通量的分配方法，通过监测交通量的偏离程度以及掌握交通量的比较分配方法对路径分配概率进行拟合和修正，以此准确判别车辆路径。该方法在某省的实际高速公路联网收费中已经取得了突出成效，并受到了大家的认可，证明了其可行性和有
效性。
参考文献
[1]杜海宁,张毅,宋靖雁.基于树状结构的高速公路路网扩展及收费清分实现[J].公路交通科技,2002,03.
[2]彭利人,冯艳春.高速公路联网收费多路径通行费解决方案选择探讨[J].公路,2007,08.
[3]李志纯,黄海军.随机交通分配中有效路径的确定方法[J].交通运输系统工程与信息,2003,01.