CN102651166A - 一种高速公路多路径识别标识站设置方法 - Google Patents

Abstract

一种高速公路多路径识别标识站设置方法，包括如下步骤：第一步，收集路网资料；第二步，标注路网资料；第三步，分析基本环路经营管理单位构成；第四步，排除三角形基本环路；第五步，竞争性路径分析；第六步，标识站设置位置分析。本发明在具有竞争性路径的基本环路上，采用“对边设置标识站”的设置原则，使得通行费的拆分方案更加可靠、更为合理；使得没有标识信息的多路径通行费的拆分更趋合理；能够满足多路径通行费可靠拆分条件下的经济设置方案。

Description

一种高速公路多路径识别标识站设置方法

技术领域

本发明涉及智能交通领域，尤其涉及一种高速公路多路径识别标识站设置方法。

背景技术

对于收费的高速公路系统来说，需要通过对高速公路多路径分析，给出多路径识别系统可靠、经济的标识站设置方案，来区分高速公路的多路径，从而解决高速公路多路径通行费在不同业主间的拆分。

目前，用于高速公路多路径识别技术路线主要包括两类：第一类为最短路径收费(最小费额)+概率拆分技术，第二类为精确识别技术。其中，精确识别技术包括土建标识站法、基于RFID复合通行卡法、车牌识别法。土建标识站法投资维护成本巨大，且在全国各省市实施联网收费的大背景下，已不再适用。基于RFID复合通行卡和车牌识别的多路径识别技术属于第二类的精确识别技术，所采用的技术和设备已经在高速公路机电系统中得到应用，是现有技术条件下可行的技术方案。

但是，基于RFID复合通行卡和车牌识别技术的多路径识别系统，需要在高速公路必要路段设置路径识别标识装置，采用基于射频或车牌识别技术进行标识信息的读写，以区分车辆的实际路径。无论采用射频识别还是车牌识别技术，都需要考虑标识站的设置位置和数目，以保证既能可靠区分路径，又能够节约投资。

因此，急需发明一种可靠、经济的高速公路多路径识别标识站设置方法，不仅可以实现竞争性路径的区分，还可以尽可能减少标识站点的数目，以节省标识站设置建设成本和运营维护费用，能极大地提高标识站的实用性和经济性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速公路多路径识别标识站设置方法，以解决上述问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高速公路多路径识别标识站设置方法，包括如下步骤：

第一步，收集路网资料；

第二步，标注路网资料；

第三步，分析基本环路经营管理单位构成；

第四步，排除三角形基本环路；

第五步，竞争性路径分析；

第六步，标识站设置位置分析。

在所述第一步中，所述的路网资料包括路网拓扑结构、枢纽互通名称、枢纽互通之间的里程、路段名称、路段经营管理单位。

在所述第二步中标注路网资料包括对枢纽互通、路段名称、基本环路名称进行标注，并且属于不同路段经营管理单位的路段用不同线型的线段进行标注。

在所述第三步中包括对于路网中各个基本环路的经营管理单位组成进行分析，排除同属一家经营管理单位的简单“基本环路”。

在所述第四步中排除三角形基本环路是指，根据三角形基本环路中任意两边间的路径里程之和大于第三边里程的规律，排除三角形基本环路。

在所述第五步中竞争性路径分析包括分析剩余多边形构成的基本环路，分析这些基本环路中任意两对节点间路径的竞争性；分析三角形基本环路及多边形基本环路所构成嵌套环路，分析这些基本环路任意节点对间的竞争性路径。

所述第六步中标识站设置位置分析是指根据竞争性路径分析结果，按照“竞争性路径对边设置”原则，并考虑相邻基本环路标识站点的设置，分析标识站的设置位置。

所述竞争性路径是指，两个节点间里程满足，与最短路径绝对长度小于L_s或与最短路径的相对里程差距在m％以内的路径，由如下公式表示：

$L_c=\left\{\begin{array}{cc}1& L_i-L_{\min }<L_s\mathrm{or}|L_i-L_{\min }|<{\mathrm{mL}}_{\min }\\ 0& \mathrm{else}\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中L_c＝1时，路径L_i为竞争性路径；一般L_s取20Km，m取20。

本发明的路径识别标识站设置方法从影响通行费拆分的因素入手，根据竞争性路径的定义，采用逐层深入的方法分析竞争性路径。首先排除无需确定路径的基本环路，其次分析基本环路的竞争性，再次分析嵌套环路的竞争性。

本方法通过收集路网资料、分析路网基本环路、分析基本环路经营管理单位构成、竞争性路径分析、标识站设置位置分析，给出了标识站的设置方案，以实现既能可靠区分高速公路多路径，又能保证标识站设置方案的经济性。

本发明中为了便于描述，做如下定义，如图1示：

节点，将路网中枢纽互通定义为“节点”。

路段，连接两个节点间的最小距离的高速公路称为“基本路段”。

基本环路，由节点和路段所能构成的最小封闭环路称为“基本环路”，也即是基本环路是指由枢纽互通和路段所能构成的最小环路。

路径，由基本路段按照一定顺序构成不迂回的路段序列称为“路径”。

竞争性路径，两个节点间里程满足与最短路径绝对长度小于L_s或与最短路径的相对里程差距在m％以内的路径，称为“竞争性路径”。如下公式1中当L_c取值为1时，L_i为竞争性路径：

$L_c=\left\{\begin{array}{cc}1& L_i-L_{\min }<L_s\mathrm{or}|L_i-L_{\min }|<{\mathrm{mL}}_{\min }\\ 0& \mathrm{else}\end{array}\right.---\left(3\right)$

一般，L_s取20Km，m取20。

本发明路径识别标识站的设置方法，与现有技术相比，其优点在于：

1.本发明在具有竞争性路径的基本环路上，采用“对边设置标识站”的设置原则，使得通行费的拆分方案更加可靠、更为合理。

2.本发明的标识站设置方法使得没有标识信息的多路径通行费的拆分更趋合理。

3本发明的标识站设置方法能够满足多路径通行费可靠拆分条件下的经济设置方案。

附图说明

图1为本发明实例所述的一种高速公路多路径识别标识站设置方法的流程图；

图2为路网图；

图3为路网标注图；

图4为标识站设置方案图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下将参考图2至图5，对本发明的一种高速公路多路径识别标识站设置方法的具体实施中的各个步骤进行详细描述。

第一步，收集路网资料。收集路网拓扑结构、枢纽互通名称、枢纽互通之间的里程、路段经营管理单位、路段名称等。图2示出了路网图。

第二步，标注路网资料。图3示出了标注后的路网图。

按照如下步骤对路网资料进行标注。

1.顺次对路网中的枢纽互通进行编号，如

表示枢纽互通1，简称为“节点1”，符号中的数字表示节点的顺序号，节点用N_t，i＝1…N，其中N为路网中节点的总数。图3所示的路网中共有12个节点。

2.对路段名称、管理单位进行标注，用不同线型的线段区分不同经营管理单位。图3所示路网的路段分属于12个管理单位，用不同的线型区分管理单位。图3中，节点1和2之间的里程为27公里；节点2和4之间的里程为28公里；节点4和5之间的里程为50公里；节点1和3之间的里程为36公里；节点2和3之间的里程为34公里；节点3和6之间的里程为22公里；节点3和5之间的里程为62公里；节点5和9之间的里程为58公里；节点9和8之间的里程为57公里；节点8和6之间的里程为79公里；节点6和7之间的里程为73公里；节点7和8之间的里程为50公里；节点9和10之间的里程为29公里；节点13和10之间的里程为46公里；节点8和13之间的里程为32公里；节点11和10之间的里程为15公里；节点11和12之间的里程为47公里；节点12和13之间的里程为68公里。

3.对路网中的基本环路进行标注，并按照顺序进行编号，如基本环路1、基本环路2等，基本环路用C_k，k＝1…M表示，其中M为路网中基本环路的总数。图3所示的路网中共有6个基本环路。

步骤三：分析基本环路的经营管理单位组成。

对步骤二中标出的基本环路，逐一分析构成基本环路路段所属的经营管理单位。如果构成基本环路的路段属同一家经营管理单位管理，则该基本环路不涉及通行费的拆分，不需要分析竞争性路径。因此，该基本环路也不需要设置标识站点。

步骤四：排除三角形基本环路。

在三角形基本环路或类似三角形基本环路中，任意两个节点之间(从一个节点外进入基本环路，并从另外一个节点离开基本环路)均存在两条路径，其中一条为最短路径，另外一条需要经过第三个节点。根据三角形原理，三角形的任意两边长度之和的均大于第三边长度。理论上理性消费者都会选择最短路径，据此三角形基本环路不需要分析竞争性路径。如图3所示，首先排除基本环路1、基本环路4及基本环路6。

步骤五：竞争性路径分析。

1.简单基本环路竞争性路径的分析

搜索简单基本环路的任意两节点之间路径，确定最短路径。以最短路径为基准，根据竞争性路径的定义(公式1)，寻找竞争性路径。如果存在竞争性路径，则该基本环路需要考虑设置标识站，否则该基本环路不需要设置标识站。通过分析可知基本环路中只有基本环路2和基本环路5中存在竞争性路径。

2.嵌套环路的竞争性路径分析

确定由多个简单基本环路构成的嵌套环路。对每个嵌套环路，首先确定最短路径；然后以最短路径为基准，寻找竞争性路径。如果存在竞争性路径，则该嵌套环路需要考虑设置标识站，否则该嵌套环路不需要设置标识站。在图3中，基本环路3、基本环路5及基本环路6构成的嵌套环路具有竞争性路径。

步骤六：标识站设置位置分析。

根据步骤五的竞争性路径分析结果，按照存在竞争性路径的两条对边均设置标识站的原则，设置标识站点。标识站的设置还需要考虑如下因素：

1.标识站设置应兼顾相邻基本环路的竞争性路径；

2.标识站应优先设置在车流量较小的路段；

在基本环路的标识站设置位置确定后，逐一考虑嵌套环路的竞争性路径。同样，按照竞争性路径对边设置标识站原则，如果嵌套环路中所包含的基本环路已经设置了标识站，且该标识站位于嵌套环路的竞争性路径上，则嵌套环路的竞争性路径不需要增加标识站；否则，应考虑在嵌套环路的竞争性路径上增加标识站，以解决嵌套环路的路径识别问题。

根据上述标识站设置步骤，在基本环路2及基本环路5上设置标识站，理论上设置在对边即可。但考虑需要区分嵌套环路的竞争性路径，基本环路5的标识站应分别设置在节点9和节点10、节点8和节点13之间。对于基本环路2，标识站则可以设置在任意对边。标识站设置方案如附图4所示，共需设置4个标识站。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高速公路多路径识别标识站设置方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，收集路网资料；

第二步，标注路网资料；

第三步，分析基本环路经营管理单位构成；

第四步，排除三角形基本环路；

第五步，竞争性路径分析；

第六步，标识站设置位置分析。

2.根据权利要求1所述一种高速公路多路径识别标识站设置方法，其特征在于：在所述第一步中，所述的路网资料包括路网拓扑结构、枢纽互通名称、枢纽互通之间的里程、路段名称、路段经营管理单位。

3.根据权利要求2所述一种高速公路多路径识别标识站设置方法，其特征在于：在所述第二步中标注路网资料包括对枢纽互通、路段名称、基本环路名称进行标注，并且属于不同路段经营管理单位的路段用不同线型的线段进行标注。

4.根据权利要求3所述一种高速公路多路径识别标识站设置方法，其特征在于：在所述第三步中包括对于路网中各个基本环路的经营管理单位组成进行分析，排除同属一家经营管理单位的简单“基本环路”。

5.根据权利要求4所述一种高速公路多路径识别标识站设置方法，其特征在于：在所述第四步中排除三角形基本环路是指，根据三角形基本环路中任意两边间的路径里程之和大于第三边里程的规律，排除三角形基本环路。

6.根据权利要求5所述一种高速公路多路径识别标识站设置方法，其特征还在于：在所述第五步中竞争性路径分析包括分析剩余多边形构成的基本环路，分析这些基本环路中任意两对节点间路径的竞争性；分析三角形基本环路及多边形基本环路所构成嵌套环路，分析这些基本环路任意节点对间的竞争性路径。

7.根据权利要求6所述一种高速公路多路径识别标识站设置方法，其特征在于：所述第六步中标识站设置位置分析是指根据竞争性路径分析结果，按照“竞争性路径对边设置”原则，并考虑相邻基本环路标识站点的设置，分析标识站的设置位置。

8.根据权利要求1所述一种高速公路多路径识别标识站设置方法，其特征在于：所述竞争性路径是指，两个节点间里程满足，与最短路径绝对长度小于L_s或与最短路径的相对里程差距在m％以内的路径，由如下公式表示：

$L_c=\left\{\begin{array}{cc}1& L_i-L_{\min }<L_s\mathrm{or}|L_i-L_{\min }|<{\mathrm{mL}}_{\min }\\ 0& \mathrm{else}\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中L_c＝1时，路径L_i为竞争性路径；一般L_s取20Km，m取20。

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