高速公路收费系统优化技术研究

论文摘要

高速公路是经济高度发展的必然产物。作为现代化交通基础设施,高速公路以其通行能力大、行车速度高和安全等显著特点,已经成为了适应现代产业结构发展需要的骨干运输方式和重要运输通道,而收费政策正是筹集高速公路建设资金的根本保障。随着联网收费系统的普及和电子收费系统的应用,我国高速公路收费系统的研究已经接近于国际先进水平,本文在分析高速公路联网收费系统和电子收费系统的基础上,结合实际深入研究了各自的优化技术。在联网收费方面,结合山东省实际情况,提出了联网收费的两种基本模式以及计算机联网的拓扑结构;提出了环形路网的路径识别、通行卡管理优化、车型判别以及车牌号管理等方面的优化措施;建立了高速公路收费费率的双层规划模型,利用遗传与模拟退火混合优化算法,对模型进行了求解,不仅保证了道路经营者能实现财务目标,而且能有效地均衡路网交通流量。在电子收费方面,将基于博弈论的多源信息融合技术应用到车辆身份识别子系统中,从电子标签、数码相机图像和动态称重重量等多源信息出发,应用以局中人、策略和支付三者为基本要素、以目标识别或局势评估为核心功能的通用博弈融合模型,在博弈思想的指导下,提出了以贝叶斯网络为基础的问题表示及求解方法,在实验中与基于D-S证据理论信息融合技术的识别结果及传统的车牌识别结果进行对比,取得了良好的验证效果;为制定合适的费率折扣,合理使用和推广ETC技术,对费率折扣与ETC技术选择概率、系统平均延误以及系统成本增量与效益增量之比的关系进行了分析,并在此基础上分别建立了以系统平均延误最小和系统成本增量与效益增量之比最小为目标的费率折扣优化模型,应用黄金分割法对模型进行优化求解,可计算得出给定车道配置情况下的最佳费率折扣值。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 高速公路收费方式分析
• 1.3 高速公路收费系统的研究与应用现状
• 1.3.1 联网收费系统的研究与应用现状
• 1.3.2 电子收费系统的研究与应用现状
• 1.4 论文的研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 高速公路联网收费系统
• 2.1 联网收费的基本原则及实现的条件
• 2.2 联网收费的基本模式
• 2.2.1 省域联网收费模式
• 2.2.2 省际联网收费
• 2.3 联网收费计算机联网的拓扑结构
• 2.4 本章小结
• 第三章 高速公路联网收费系统优化方案
• 3.1 环形路网的路径识别优化方法
• 3.1.1 最短路径法
• 3.1.2 布瑞尔交通分配法
• 3.1.3 分型统计法
• 3.1.4 精确标识法
• 3.2 通行卡管理优化方法
• 3.2.1 自动收发卡机管理方法
• 3.2.2 主线流量检测法
• 3.3 车型判别优化方法
• 3.3.1 车型自动分类
• 3.3.2 计重收费
• 3.4 车牌号管理优化方法
• 3.5 联网收费费率优化方案
• 3.5.1 固定需求下的收费公路分车型费率优化的双层规划模型
• 3.5.2 弹性需求下的收费公路分车型费率优化的双层规划模型
• 3.5.3 随机模式下的收费公路分车型费率优化的双层规划模型
• 3.5.4 市场机制下的收费公路分车型费率优化的双层规划模型
• 3.6 本章小结
• 第四章 高速公路费率优化算例应用及分析
• 4.1 双层规划模型的解法
• 4.1.1 双层规划模型的解法综述
• 4.1.2 迭代优化算法
• 4.1.3 Hooke-Jeeves 算法
• 4.1.4 分解平衡优化算法
• 4.1.5 模拟退火算法
• 4.1.6 遗传算法
• 4.1.7 遗传与模拟退火混合优化求解双层规划模型的算法.
• 4.2 山东省联网收费分车型收费费率优化算例分析
• 4.2.1 路网设计
• 4.2.2 双层规划模型的应用及计算结果
• 4.2.3 两种收费费率测算方法的结果比较
• 4.3 本章小结
• 第五章 高速公路电子收费系统
• 5.1 电子收费系统框架
• 5.2 电子收费系统的三大子系统
• 5.2.1 自动车辆识别系统
• 5.2.2 自动车型分类系统
• 5.2.3 现场稽查处理系统
• 5.3 实现电子收费的技术手段及比较分析
• 5.3.1 交通专用短程通信技术
• 5.3.2 基于车牌识别的电子收费技术
• 5.3.3 基于车辆定位的电子收费技术
• 5.3.4 三种收费技术的比较分析
• 5.4 电子收费系统标准化
• 5.4.1 国内外有关ETC 标准化组织情况简介
• 5.4.2 国际上有关DSRC 的三大标准体系及应用概况.
• 5.4.3 我国应选择的发展之路
• 5.5 本章小结
• 第六章 电子收费系统自动车辆识别技术优化方法
• 6.1 信息融合技术
• 6.2 基于D-S 证据理论的优化方法
• 6.2.1 D-S 证据算法
• 6.2.2 D-S 融合模型
• 6.3 基于多源信息博弈融合模型的优化方法
• 6.3.1 通用信息博弈融合模型
• 6.3.2 博弈融合模型的形式化描述与建模方法
• 6.3.3 博弈融合的贝叶斯网络算法
• 6.3.4 博弈融合模型在ETC 车辆身份识别中的应用
• 6.4 信息融合技术在ETC 中的实现
• 6.5 实验结果分析
• 6.6 本章小结
• 第七章 电子收费系统收费费率折扣优化方法
• 7.1 费率折扣对ETC 系统的影响
• 7.1.1 非集计模型的基本理论
• 7.1.2 费率折扣与ETC 技术选择及车道选择关系的模型.
• 7.1.3 费率折扣与系统平均延误及系统成本增量/效益增量的关系.
• 7.2 ETC 系统费率折扣优化模型
• 7.2.1 以系统平均延误最小为目标的优化模型
• 7.2.2 以系统成本增量与效益增量比最小为目标的优化模型
• 7.3 费率折扣优化模型的求解算法
• 7.4 算例分析
• 7.5 本章小结
• 第八章 总结与展望
• 8.1 全文总结
• 8.2 组合式联网电子收费技术及其应用前景
• 8.2.1 组合式联网电子收费技术产生的背景
• 8.2.2 系统框架
• 8.2.3 系统功能
• 8.2.4 系统特点
• 8.2.5 系统关键技术
• 8.2.6 系统应用前景
• 参考文献
• 攻读博士学位期间承担项目情况
• 1. 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 2. 攻读博士学位期间承担项目情况
• 摘要
• Abstract
• 致谢