ETC门架数据驱动的高速公路差异化收费双层规划方法

针对传统收费导致高速公路经济效益低、运行效率差等问题,结合ETC(electronic toll collection)门架数据分析高速公路运行特点,提出一种基于双层规划的高速公路差异化定价模型。首先,获取高速公路ETC门架数据,分析交通量特点,初步确定所要实施的差异化收费方案。其次,构建双层规划模型,上层最大化高速公路经济效益,下层分析出行者出行行为并完成基于Logit模型的交通量分配。最后,以长深高速河北段为例展开实证分析,使用模拟退火算法求解出一种分车型分路段的差异化收费方案。结果表明：ETC门架数据能够充分分析高速公路的运营状态和运行特征,为精细化的高速公路差异化收费的研究提供强大的数据支撑;使用优化后的分车型分路段差异化收费方案后,高速经济利润提升32.3%,货车交通量增长42.2%,客车共增长36.8%;路段整体交通量增长38.6%,并且平行道路饱和度降低,拥挤状况得到缓解。     

考虑货车路径选择行为的高速公路拥挤路段收费研究

为降低高速公路拥挤路段中的货车混入比例,提高道路的通行能力及服务水平,通过构建货车的路径选择模型,分析高速公路收费费率对货车车辆路径选择行为的影响及不同费率的路网状态.首先,在对车辆路径选择行为影响因素进行初步分析的基础上,针对货车设置不同的出行场景,设计调查问卷和实施方案,以获取路径选择意向调查数据.其次,构建货车的公路路径选择NL(Nested Logit)模型,并对模型结果进行检验和评价.最后,以山东省高速公路网为例,分析高速公路拥挤路段不同收费费率对货车的路径选择行为产生的影响.结果表明:收费费率对中长距离出行的货车车辆路径选择行为较短途出行有显著影响,在拥挤路段仅针对货车车型适当提高收费费率时,在降低路段负荷度的同时可以增加路网收费收入.     

基于ETC数据的山区高速公路连续下坡车速特征与车型分类

为研究山区高速公路不同车型的车速分布特征以及车型分类方法,基于包茂高速水江-南彭段主线ETC数据,从概率分布、累计频率分布和特征值方面分析了平缓路段和连续下坡路段中ETC系统内全部车型的行程速度特征,并以车速平均值和标准差作为聚类指标,用K-means聚类方法对不同车型进行聚类分析。结果表明：①平缓路段客车速度集中于80 km/h左右,货车集中于70 km/h左右,而在连续下坡路段车辆整体表现为低速行驶,客车速度集中于70 km/h左右,货车集中于60 km/h左右；②三型客车和四型客车在平缓路段倾向于将速度维持在稳定幅值而在连续下坡路段有向期望速度靠近的趋势；③客车在平缓路段速度分布较分散,在连续下坡路段速度分布相对集中,而货车速度分布趋势正好相反；④连续下坡路段的速度离散性大于平缓路段,事故发生概率增加；⑤同一线形路段不同车型间速度分布存在明显差异,部分车型速度分布特征指标表现出一定的聚集性,说明部分车型速度分布有较大的相似性。将平缓路段车型聚为四类：一型客车、二型客车与一型货车、三型客车与四型客车、二~六型货车；连续下坡路段车型聚为三类：一型客车与三型客车以及四型客车、二型客车与一型货车、二~六型货车。本文可为山区高速公路车型精细化速度管理和同类别车型限速方案的制定提供依据。     

不同公路等级的汽车油耗和排放评估研究

为了评估不同公路等级的汽车能耗和排放水平,实测了机动车的逐秒速度,并基于机动车比功率理论模型,得到轻重型车在不同公路等级的比功率分布;运用油耗排放模型MOVES测算了不同公路等级汽车的排放和油耗。结果表明:三种车型的比功率分布接近于正态分布;三种车型的油耗和排放随公路等级降低依次增加,其中大型货车在高速公路和三级公路的平均油耗分别为18.26 L/100 km、29.15 L/100 km,小轿车在高速公路和四级公路的平均油耗值分别为5.01 L/100 km、12.65 L/100 km;同一公路等级下,大型货车NO_x、PM_(2.5)和HC的平均排放因子最高,大型客车次之,小轿车最低,而小轿车CO的平均排放因子最高,大型货车最低。研究结果对实施交通运输节能减排策略具有一定的参考作用。     

拥挤收费条件下旅游出行方式分担率模型

为了量化景区周边道路实行拥挤收费政策后旅游出行方式分担率的变化,结合北京游客的出行调查数据,将出行链总时间和总费用作为出行方式选择的主要影响因素,建立游客出行方式选择行为的Mixed Logit模型,并对实行不同费率下的游客出行方式选择行为进行仿真分析。发现出行方式选择模型的效用函数中出行时间系数服从正态分布,出行费用系数服从均匀分布,拥挤收费的效果与出行距离和出行链复杂程度因素相关。研究结果表明:游客在出行时间价值和出行费用偏好方面存在明显的异质性;收费对短距离出游的游客影响很小,出行距离越长转向公共出行方式比例越高;出行链复杂程度越高转向公共出行方式的比例越高。研究为科学制定旅游交通管理措施提供了有益的参考。     

基于出口流水数据的高速公路节假日日OD交通量分布预测

为解决已有传统OD交通量预测方法工作量繁重而精度不高的问题,以高速公路联网收费产生出口流水为数据支撑,综合考虑影响高速公路OD出行需求的多种因素,提出构建多维线性回归模型预测重大节假日总OD交通量,再根据往年各日占总量比例的均值将总量分配至各日的节假日OD交通量分布预测方法。将广东省西片区高速公路网收费出口流水数据用于对本模型的验证。结果表明,该模型在保证较高的预测精度的前提下简化了OD矩阵预测过程,具有较高的实用价值。     

基于收费数据的高速公路行程时间可靠性估计模型

高速公路收费数据易于获取,且蕴含多种交通信息。本文利用收费数据分析高速公路客货车行程时间分布,提出客货车行程时间分布的差异,分别构建客货车行程时间可靠性估计模型,并对模型进行试验分析。利用MATLAB对直接求取的客货车行程时间和模型求取的客货车行程时间进行正态分布和对数正态分布曲线拟合,结果表明:客货车的行程时间分布均符合正态分布;利用本文模型求取的行程时间分布比直接使用出入口收费站时间差求取的行程时间分布具有更小的SSE和RMSE以及更大的R-square。最后,对客货车行程时间的可靠性区间,即置信区间进行比较,结果表明:在同一置信水平下,利用本文模型求解的行程时间具有更小的行程时间区间分布,即更好的稳定性。     

用模糊方法对车型进行模式识别

车型识别在公路自动收费和交通量统计中有重要作用.主要介绍了由计算机视觉系统获得汽车的长、宽数据,并通过车辆样本的计算,分别得到了客车和货车的隶属函数,然后利用模糊模式识别的方法对汽车车型进行辨识.     

碳达峰与碳中和背景下省域高速公路网碳排放精细化测算方法

基于高速公路门架、2019年货运专项调查、汽车能耗查询平台等数据，综合考虑不同车型、不同路段饱和度下车辆能耗差异，构建基于改进“政府间气候变化专门委员会”(IPCC)的高速公路网碳排放精细化测算模型，并以山东省为例进行实例分析。结果表明：从车型上看，高速公路碳排放客车、货车碳排放量占比分别为45.29%、54.71%,其中主要碳排放源为Ⅰ类客车、Ⅰ类货车与Ⅵ类货车等；从路网分布看，碳排放高值路段主要在人口密集和经济发达城市的绕城高速，邻近综合交通枢纽(高铁、机场、港口),济青、京沪运输通道等呈现空间集聚分布特征；从区域分布看，碳排放高值区主要在以济南中心城区为核心的省会经济圈、以青岛中心的城区为中心胶东经济圈集聚，并呈现出从经济圈中心向外逐层递减的态势。该研究可为区域交通碳排放相关政策监管、区域交通运输“碳达峰”时间点研判提供理论和数据支撑，对推动区域交通运输双碳目标的实现具有重要现实意义。     

广东省车辆存活概率曲线及规律

采用两参数威布尔分布,对2014年广东省车辆保有量数据的存活规律及影响因素进行了分区域、分车型的分析;采用弹性系数法,预测了广东省2015-2030年分车型保有量,应用存活曲线预测了广东省2030年的车龄分布。结果表明:1)广东省大型客车、中型客车相对于小型客车、微型客车的使用年限较短,前者为18年,后者为20年。2)重型货车、中型货车、轻型货车、微型货车的使用年限依次增加。3)经济水平影响车辆存活特征,珠三角区域的小型客车、微型客车、轻型货车、微型货车使用年限相对于非珠三角地区依次分别减少了3.39,5.10,4.74和4.26年。因此,所建立的方法可用于快速便捷获取区域机动车的车龄分布。淘汰黄标车等交通污染防治政策、经济发展水平及车型差异影响车辆存活曲线特征。     

基于非集计模型的中长途客运旅客选择方式

近年来,随着我国高铁的快速发展,给公路客运产生了巨大的冲击。为了提高公路客运企业竞争力,结合中长旅客出行需求和发展态势,笔者从旅客特性、出行特征、运输方式特性等角度,分析了旅客出行行为偏好影响因素,构建了基于非集计的多元Logistic旅客选择方式回归模型。论文依据北京公路客运数据,对0～400km和400～800km的中短途和中长途旅客出行选择行为进行了敏感度分析实验。实验表明,0～400km中短途出行的旅客对便捷性和准时性的敏感度高,而400～800km中长途出行的旅客对出行费用、出行时间、舒适性和安全性的敏感度高。     

数据挖掘在高速公路收费数据中的应用

数据挖掘技术的发展为分析高速公路收费站海量统计资料提供了便利,通过对数据挖掘技术内容及其分类的简单介绍,运用关联规则并使用数据挖掘软件Weka对广靖锡澄高速公路无锡收费站的部分统计数据进行离散化处理,借助Apriori算法对影响收费站收费效率的收费时段、车辆进站速度、车辆收费平均时耗、收费车辆数、收费车型、收费费用、收费站进口道长度、天气等因素进行关联性挖掘,认为高速公路收费站的收费数据关联性较大的是收费时间、进站车速、收费车辆数、收费站规模等因素,对于解决收费排队过长、排队车辆控制、收费费率调整、收费站进出口道数量的设置、收费站规模设置等等提供了一定的参考价值。     

高速公路收费费率双峰调控模型研究

高速公路交通出行具有明显的双峰出行规律,将可变收费的理论应用于高速公路交通出行时间的调控,以缓解高峰时间交通拥挤。可变收费是一种在不同时段采取不同收费费率的收费方法,是一种有效的交通需求管理手段。在分析影响高速公路可变收费费率标准的主要因素的基础上,给出高速公路交通需求模型以及不同时段费率同交通量关系模型,并根据山东省高速公路调查样本,采用线性回归法对模型进行标定。     

基于交通流预测的高速公路收费站车道开闭配置

针对高速公路收费站的收费车道资源分配不均问题，结合贝叶斯优化算法（bayesian optimization algorithm, BOA）和长短时记忆神经网络（long short term memory, LSTM），提出了一种基于交通流预测的收费车道开闭配置方法。首先，对收费数据进行预处理，得到交通量、车型比例、收费方式占比和服务时间等基础数据，用于构建模型训练数据集。其次，提出了一种基于多元收费方式的M/G/K排队模型，实现收费站通行过程的理论描述和平均排队长度、平均逗留时间、通行能力等关键指标的计算。然后，针对超参数设置困难问题，引入贝叶斯优化算法构建了BOA-LSTM组合模型实现交通流预测。接着，以交通流预测结果为输入，以车道开启数目为输出，构建了一种以综合成本最小为目标的车道开闭配置模型。最后，以河北新元高速机场收费站为例展开实证分析，结果表明，BOA-LSTM组合模型能够取得良好的预测效果，其中交通量和车型比例的均方根误差分别为16.24和0.03，平均绝对百分比误差分别为13.32%和1.77%；相比于实际方案，工作日平均每天的综合成本降低了2.30%，休息日平均每天的综合成本降低了5.14%。     

高速公路ETC和MTC方式下车辆延误比较

在人工或半自动收费方式下,机动车辆经过高速公路收费站时需要减速或停车缴费,当车辆较多时,容易形成排队现象,由此会造成大量延误.基于单路排队多通道服务模式(M/M/N),通过对MTC和ETC两种收费方式下高速公路缴费车辆延误的对比,可以明显看出高速公路收费站采用ETC收费方式能大大减少车辆延误,降低车辆油耗,减少环境污染,很大程度地提高了收费站的通行能力和服务水平.     

基于车辆自动识别技术的动态OD矩阵估计新方法

根据车辆自动识别(automatic vehicle identification,AVI)技术检测的新信息,提出了利用AVI检测信息进行动态OD(origin-destination)矩阵估计的新方法.该方法以粒子滤波算法思想为基础,引入AVI检测的部分路径信息、动态行程时间信息以及检测器可测性判据,首先通过贝叶斯估计算法对路径缺失的车辆信息进行缺失路径范围确定和选择概率修正;然后利用蒙特卡洛随机仿真模拟任意车辆对缺失路径的选择,进而获得基于个体车辆部分路径的初始修复OD矩阵;最后运用AVI检测的流量信息校正初始修复OD矩阵,得到最终的OD矩阵估计值.以上海市南北高架快速路网为研究对象,分析了在不同AVI覆盖率和先验精度条件下的动态OD估计精度,结果表明在60％及以上的AVI覆盖率都能获取相当高的OD估计精度;即使在50％覆盖率和60％的先验精度条件下运用本方法进行OD估计,其平均相对误差仅为28.87％.同时本方法对OD先验信息的精度要求较低,能更好地满足我国目前OD基础数据精度不高的现实需求.     

高速公路与既有线路的交通流分配研究

从现有的路网交通量分配模式出发，通过分析费用和时间因素对客货车流所产生的分流效果、高速公路对长短途车流所具有的吸引特性，探讨了在高速公路与既有线路之间分配交通量的规律，提出一种相应的分配原则，综合考虑费用和时间因素对客货车流影响的分配模型     

基于视频图像检测的高速公路车型分道行驶监测系统

为解决交通监管部门对于高速公路客货混流问题监管效率低效果差的问题,通过视频图像检测法对高速公路进行研究和应用,构建了基于机器学习和计算机视觉的视频图像检测模式,以提高视频检测的稳定性和准确率,提出了基于尺度不变特征变换(scale invariant feature transformation,SIFT)池化的车辆特征提取模型,摒除传统视频背景建模稳定性和准确率不高的缺陷,获取车辆车型特征数据和分道行驶参数,经过试点样本训练后,实验结果表明:车型识别的准确率高达95％以上,车辆分道检测的准确率达到90％左右.