高速公路路径识别研究

摘要 随着高速公路路网的不断完善，多义路径增多，路径识别技术成为联网收费以及合理拆分必不可少的技术保障。本文旨在结合河南高速的实际情况，利用现有资源，以最小的投入研究解决路径识别及通行费合理拆分的方法。

关键词 高速公路；多义路径；路径识别；合理收取；精确拆分

中图分类号 U461 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)081-0126-02

随着社会经济的快速发展，高速公路通车里程也是突飞猛进，截止2010年底，全国（不包含港澳台）高速公路通车里程达7.6万km，河南省高速公路通车里程突破5000 km并有1000 km在建高速公路里程。“十二五”末，全国高速公路通车里程将突破11万公里，河南高速公路网基本完成。

随着高速公路投资主体多元化及高速公路路网基本形成，联网收费系统规模不断扩大，路径识别不仅仅涉及车辆通行费的计算，同时还是确定通行费拆分给哪些投资主体的技术保障。

从基本思路看，路径识别可以分为精确识别和概率识别。

1 精确识别

精确识别的基本思路是通过一定手段确定车辆在路网中实际行驶的路径。对于路径识别来说，路径是由进站、出站和路段信息共同确定。在封闭的路网环境下，高速公路为车辆提供服务时，已收集了两项信息―进站和出站信息。因此，只要再在路网中会产生歧义路径的关键点（可能有多个）采集车辆信息，就可以精确确定车辆行驶路径。

目前，高速公路路径识别的主要和应用较广的方法有最短路径法、无源电子标签识别法、车牌照识别法、停车标识站法。

1.1 最短路径法

一般来说，道路使用者路径选择行为是基于道路使用效益最大化和运营成本最小化的原则之上，也就是说要花最少的时间和费用，走最近的路从而获取最大效益。

顾名思义，最短路径法就是从进站口到出站口有不止一种路径可能时，将最短路径认作为实际行驶路径，并依此收取通行费及进行通行费拆分。

存在多路径时，最短路径与其他路径在里程上存在较大差距时，驾驶员在路径选择时选择最短路径的概率很大，在路网未形成规模时，可选路径较少，最短路径法在一定程度上满足了联网收费管理的要求。

最短路径法直接将通行费拆分给构成最短路径的各投资主体，这种方法的精度取决于车辆选择实际行驶路径过程中选择最短路径的概率，而且将随着路网的不断扩大以及服务差别、道路拥堵差异而降低。

我省自2004年8月1日20时在京珠高速南段（郑州南至豫鄂界）试运行联网收费系统，以“驾驶员路径选择行为特征规律”为总原则，采用“以最短路径为主体，合理多路径协商概率拆分方法为补充”的综合方法。至今已近8年，高速公路已通车里程即将突破6000 km，高速公路四通八达，联网收费及拆分方法需要发展已是不争的事实。

1.2 无源电子标签识别法

RFID（Radio Frequency Identification）是一种非接触式自动识别技术。

工作原理：无源电子标签进入磁场区域，接收到阅读器发出的射频信号后，能凭借感应电流所获得的能量发送存储在芯片上的信息，阅读器把信息传输到后台数据处理中心，数据处理中心根据这些信息确定车辆实际行驶路径。

无源电子标签识别法需要在一些互通、转向枢纽上设置信号接收装置，司机上路领取的复合通行卡带有发射装置，在接收装置接收范围内将发射信号从而可以确定车辆在此进行了路径选择。

RFID的优点是识别率高；司机领卡上路和现在一样。缺点是需要换复合通行卡，虽然一张卡工本费只有70元左右，但通行卡数量巨大，总的换卡成本较大，这是最需要权衡取舍的；需要在互通立交匝道安装接收设备，且需要联网通信，投入较大；识别系统在信号发射接收过程中有扰的风险。

1.3 车牌照识别法

随着通信技术及图像识别技术的发展，牌照抓拍识别为路径识别提供了技术保障。2007年1月16日，江西省高速公路联网收费结算中心在南昌西外环高速生米收费站附近建设的路径识别点正式投入运营，在车辆高速行驶情况下车牌识别率高达92%。车辆低速行驶情况下车牌识别率应该会更高，因此为克服拍照识别在高速行驶识别率不高的问题，特选择在高速公路互通立交匝道处安装拍照系统。其一，在互通立交匝道车辆行驶速度较低，一般都在50 km/h左右，这有利于抓拍识别；其二，只有通过互通立交匝道才产生多义路径问题；其三，一般互通立交匝道只有一个车道，抓拍设备投入较少；其四，互通立交有场地可建设统一的信息预处理中心，且易于维护。信息统一到互通立交信息预处理中心后可再利用高速公路已有或预留的通信光缆传输到数据处理中心处理。

即便都未能识别车牌，还可以按照现有最短路径法收取通行费。若车辆行驶过程中有几次选择路径，可利用识别到的点按现有最短路径法判定真实行驶路径。这相当于对现有联网收费系统的改进，投入了一些抓拍设备，利用路面监控系统的富裕带宽或预留光缆即可完成收费系统升级。

路径识别的过程：1）收费站进站，车辆信息传输到数据处理中心；2）高速公路互通立交拍照系统抓拍车辆车牌信息，车辆路径选择信息传输到数据处理中心。车辆路径选择信息可能有多个；3）收费站出站，上传出站信息到数据处理中心，数据处理中心依据进站信息，路径信息，出站信息计算通行费及拆分通行费并传输给收费站，收费站收取通行费。

1.4 停车标识站法

停车标识站法是最原始的精确识别方法，在大力推广ETC（不停车收费系统）的今天已是昨日黄花了，更何况建设运营成本高，而且与《关于认真做好公路收费站点清理整顿的通知》交通部交公路发[1999]9号文规定“对通行车辆一次完成通行费收缴和票证发放工作，不准设立旨在进行内部监督验票的检查站。”和《关于治理向机动车辆乱收费和整顿道路站点有关问题的通知》国务院办公厅[2002]31号文明确指出“高速公路以及其它具备封闭条件的连续通行的收费公路，除两端出入口外，一律不得在主线上设置收费站。”冲突，现在看来已是不可取的精确识别方法。

2 概率识别

车辆路径概率识别就是以交通均衡或非均衡理论为基础，建立各种理论模型和算法，分析计算特定高速公路网的通行车辆交通分布，从而确定路网中整体出行交通的行驶路径或单车的可能行驶路径。

通过概率的计算，可以确定路网中车辆整体行驶路径的分布。通行费拆分时就可以根据路网中车辆整体行驶路径的分布，按某一时间间隔拆分多路径的通行费以解决多路径识别问题。

概率识别法主要有布瑞尔交通分配法、路网平衡法、最大概率法、协商法等。

布瑞尔交通分配法是根据经验统计数据得出的经验公式分配法，具有一定权威性，精度较高，但也有致命的弱点：这种方法假定人们路径选择时唯一考虑的是时间因素，这与实际不符。

路网平衡法利用收费系统进口、出口数据和交通监控系统连接处主线交通检测数据，通过模型计算，综合平衡各路段流量从而确定路网流量分布和起讫点之间的行驶路径。路网平衡法在实际操作时有一定困难，它适合于交通规划和路网运行评价等理论性研究。

最大概率法是利用车辆跟踪试验法，确定路网中可能的路线及其概率值，排除和异常情况下的小概率事件，从而确定最大可能性的路径。路网各条件改变了，最大可能性路径亦会改变，因此需要进行调整。最大概率法认为道路使用者路径选择时不单单考虑里程因素，还考虑运行时间、路况、服务设施等各种因素。

协商法，多路径问题的实质还是相关利益集团的冲突，这种利益冲突的解决最终需要相关利益体协商解决，因此，在利益冲突不是难以协调时，完全可以通过按照交通流量、投资等协商确定存在多路径时的通行费分配方法。路网越来越完善，涉及投资主体越来越多，协商法也就越来越难以实现了。

3 总结

路径识别的根本是为精确拆分提供依据，维护各投资主体的合理利益，各种路径识别方法都有各自的适用条件，选用哪种方法要根据各省现有条件、长远规划、邻省情况、投入与收益比例等综合考虑。

参考文献

[1]交通部科学研究院.高速公路联网收费暂行技术要求[J].北京:人民交通出版社,2001.

[2]中兴通信股份有限公司.二义性路径识别系统解决方案[J].