[发明专利]基于交通安全的最优收费定价软件

摘要

本发明使用R语言实现了基于交通安全的最优收费定价软件，对于给定的交通网络和收费路段，可以计算出交通风险最低的收费模式。该软件具有以下特点：1)模型设计上，采用了一种全新的双层模型系统。在上层模型中，管理者最小化交通网的安全性能函数。在下层模型中，出行者对于上层收费定价的行为反应，将通过一个带有反馈机制的四阶段顺序模型体现出来。2)算法设计上，基于蒙特卡洛模拟、可行方向法、迭代加权法(MSA)、Frank‑Wolfe算法和Dijkstra算法，设计出了一种随机可行方向法。3)程序设计上，采用了开源免费的R语言，易于掌握和传播，并且矩阵计算效率更高。本发明对规划人员和决策者评估道路收费策略具有重要的参考价值。

主权项

1.本发明采用R语言实现了基于交通安全的最优收费定价软件，可以通过设置道路收费降低交通网络风险，该软件的算法具体包括以下步骤：步骤一：交通网络管理者以网络安全作为政策目标，以道路收费作为政策工具，建立如下的上层数学规划模型：s.t.pa≤pmax，a∈Apa≥0，a∈A其中z(p)是目标函数值，A是交通网络中的路段集合，pa是路段a收费价格，pmax是允许范围内的最高收费价格，va是路段流量，ca是路段通行能力，β1、β2和β3是经验参数，给定收费模式p后，道路交通流量va(p)由下层模型决定；步骤二：下层模型是交通产生、交通分布、交通方式划分和交通流分配的组合模型，通过反馈迭代达到交通系统平衡，可以计算平衡状态时的路段交通流量和通行时间，该下层模型如说明书附图(图2)所示，其中O_i是出发地i的出行生成，q_ij是出发地i和目的地j之间的出行需求，β_j是出行者对于目的地j的代表性偏好，亦可以理解为目的地j的内在吸引力，t′_ij是出发地i和目的地j之间的广义最短出行时间，pop_j是目的地j的人口数量，emp_j是目的地j的雇员数量，β_t，β_p和β_e是相应的系数，v_a是路段a的交通流量，它的向量形式是v，t_a是路段a的通行时间，它是交通流量和通行能力的函数，是连接出发地i和目的地j的路径k上的交通流量，为道路‑路径关系，表示为：步骤三：对步骤一和步骤二中的模型建立迭代反馈关系，对于步骤一中给定的道路收费模式p，在步骤二中计算此时的交通系统平衡状态，该状态结果返回步骤一计算交通网络的安全表现，根据其表现更新p，如此迭代反馈，直到p取得最优解。