【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及收费站车道配置方法，尤其涉及一种高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法。
技术介绍
1、随着我国智慧高速公路的快速发展，高速公路收费站作为高速公路的沿线设施，最核心的功能是收取过往车辆的通行费，并且围绕收费业务开展站务管理、收费稽查等一系列基层站点运营工作。在高峰和节假日等特殊时间段，高速公路收费站为成为主要瓶颈路段，造成大规模的拥堵。发展电子不停车收费(electronic toll collection,etc)来缩短部分车辆的收费时间，已经成为提高高速公路收费站的通行能力，减少收费站路段拥堵概率的最通用和最有效的措施。随着通讯技术的发展、感应设备的升级以及大数据的广泛应用，完成etc的方式也逐渐变得多样化。
2、准自由流预交易收费技术是指车辆在收费站前通过装有感应识别设备的龙门架并完成预交易，在收费站前验证，从无障碍车道快速通行。准自由流预交易收费无需车辆在收费站前减速，有效地提高收费站的通行效率，将逐渐成为未来路上交通收费的主要发展形式。
3、目前，关于预交易收费的相关研究集中在收费系统设计与通行效率计算等方面上，缺少结合路网层面的车道配置的研究。
4、为了解决上述问题，设计了一种高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法。
5、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法，包括以下步骤：
3、s1.获取研究路网收费站和道路信息，构建路网等价拓扑结构；
4、s2.根据路阻函数和排队论方法，建立车辆通行费用函数，量化车辆路段上的通行成本或收费站内车辆的排队成本；
5、s3.构建双层规划模型，包括上层模型与下层模型；
6、其中，上层模型以路网上收费站排队总延误时间为最小目标，优化车道配置方案；
7、下层模型采用多用户均衡模型实施交通量分配；
8、s4.输入使用高速公路出行的居民需求与各类收费方式的使用率，根据改进的遗传算法，求解双层规划模型；
9、s5.求解双层规划模型，得到高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置决策，将其作用于路网收费站，控制路网车辆运行。
10、进一步地，准自由流预交易收费车道配置方法，实施前提条件为：
11、仅考虑使用准自由流预交易收费技术的无障碍通行车道、传统etc车道与mtc车道；
12、所有类型车辆在虚拟连接路段无通行费用产生；
13、收费站前预交易成功的车辆，可以选择任意开放车道通行；
14、收费站前预交易失败的车辆，etc车辆只能通行etc车道，mtc车辆只能通行mtc车道；
15、所有建成的车道均处于开放状态；
16、每个收费站至少配置一条etc车道和一条mtc车道。
17、进一步地，步骤s1，具体包括以下步骤：
18、根据研究路网收费站信息，构建收费站等价拓扑结构；
19、其中，以数字表示道路连接节点，以路段起终点的节点数字表示路段，收费站两个方向上均设置有相同的车道类型；
20、获取研究路网的道路信息，包括路线、干线长度、匝道位置、车道数量、车道通行能力、收费站位置；
21、连接各路段和收费站，构建路网等价拓扑结构；
22、其中，所有路段分为实际行驶路段、排队收费路段与虚拟连接路段；
23、排队收费路段分为使用准自由流预交易收费方法的无障碍通行车道、传统etc收费的etc收费车道、人工收费的mtc收费车道。
24、进一步地，步骤s2，具体包括以下步骤：
25、在实际行驶路段i上，车辆的通行费用ti的路阻函数式为：
26、其中，i为实际行驶路段集合，t0,i表示自由流状态下，车辆在路段i上的行驶时间，vi为路段i的交通流量，ci为路段i的通行能力，参数α、β为模型标定参数；
27、无障碍通行车道路段，车辆行驶状态与在实际行驶路段上相似，沿用路阻函数ti计算通行费用；
28、etc车道路段与mtc车道路段，车辆的通行费用选择排队论中，m/m/1模型的车辆
29、排队时间表示，表达式为：
30、其中，t为车辆排队时间；
31、μ为收费车道的服务率；
32、λ为车辆到达率；
33、在排队收费路段i上，车辆的通行费用wi的函数表达式为：
34、
35、
36、其中，为类车辆在路段i上的平均逗留时间；
37、μi,e,μi,m为路段i上单个收费车道的服务率；
38、ni为路段i上相应的收费车道数；
39、λi为路段i上车辆到达率，λi＝vi；b0,b1为惩罚函数，通过设置足够大的惩罚函数约束车道选择；
40、a为无障碍通行车道路段集合，e为etc车道路段集合；m为mtc车道路段集合；
41、在虚拟连接路段i上，车辆无通行费用产生。
42、进一步地，步骤s3，具体包括以下步骤：
43、在上层模型中，以车辆通行时间最小为目标，优化收费站的车道布置情况，函数表达式为：
44、
45、
46、
47、ai＞0
48、ai+mi+ei＝np；
49、其中，ai、ei、mi为路段i上无障碍通行车道、etc车道和mtc车道的数量；
50、np第p个收费站的收费车道总数；
51、在下层模型中，根据多用户均衡模型，分配混合收费高速公路的交通量，函数表达式为：
52、
53、
54、
55、
56、
57、其中，为从起点r到终点s的路径k的匝道收费车辆；
58、qr,s,(0,0)为从起点r到终点s的匝道收费车辆交通需求；
59、kr,s为从起点r到终点s的路径集合；
60、为布尔变量，当路径k经过了路段i，否则
61、进一步地，步骤s4，具体包括以下步骤：
62、根据使用高速公路出行的居民需求，列出统计表格；
63、获取各类收费方式使用率；
64、其中，根据数据统计，车辆使用准自由流预交易收费、传统etc收费、mtc收费的比例分别是77％、3％、20％；
65、根据改进的遗传算法，并利用双层规划模型，求解收费车道布置方案。
66、进一步地，遗传算法基本步骤包本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法，其特征在于，准自由流预交易收费车道配置方法，实施前提条件为：
3.根据权利要求1所述的高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法，其特征在于，步骤S1，具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法，其特征在于，步骤S2，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法，其特征在于，步骤S3，具体包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法，其特征在于，步骤S4，具体包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法，其特征在于，遗传算法基本步骤包括：染色体编码、种群初始化、适应度值计算、遗传算子设计、算法终止条件判断；
8.根据权利要求7所述的高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法，其
...【技术特征摘要】
1.一种高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法，其特征在于，准自由流预交易收费车道配置方法，实施前提条件为：
3.根据权利要求1所述的高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法，其特征在于，步骤s1，具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法，其特征在于，步骤s2，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置方法，其特征在于，步骤s3，具体包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的高速公路收费站准自由流预交易收费车道配置...
【专利技术属性】
技术研发人员：赖增成，季彦婕，丁雪琪，杨世春，周广利，贾其军，蒋勇，宋扬，刘文斌，鞠志成，
申请(专利权)人：中国路桥工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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