收费公路的费率优化方法研究摘要：合理确定收费公路的收费费率，是在公路的建设及运营过程中必须进行考虑的重要问题。从实际应用的角度出发，提出了一种基于路网的分车型收费费率优化实用模型，并结合收费公路收费费率本身的特点，给出相应的求解算法。该方法在收费系数确定的情况下，根据优化目标直接得到优化结果。在实际应用中可首先确定不同的可行收费系数方案，计算相应收费系数方案下的费率优化结果，根据优化结果确定费率优化的满意解。算例结果显示，该方法具有简单、实用的特点。关键词：收费费率；优化；收费系数；交通量：F714.2文献标识码：A：2095-2104（2012）1引言目前，道路收费所有的目标与效能均体现在收费费率的确定上。收费费率的高低直接关系到其吸引交通量的多少，进而决定了收费道路的投资收益水平以及道路运营的直接效益。因此，确定合理的收费费率标---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---准，能有利于投资者投资回报的获得、车辆通行效益的提高及发挥新建道路对国民经济的带动作用。现在道路收费费率标准测算方法主要有成本反算法、收益法、类比法、路网下收费标准测算方法以及采用双层规划模型的优化方法。路网下的分车型费率优化模型全面考虑了影响路网下收费道路费率决策的管理者、经营者和用路者之间的关系与地位，并反映了不同车型用户路径选择的差异性，其求解算法为全局优化算法，可以较大的可能性求得全局最优解。本文则从实际应用的角度出发，结合收费公路费率本身的特点，提出了一种路网下分车型的费率优化实用模型，并给出相应的求解算法，最后，通过算例与单车型测算方法进行了对比分析。2收费费率优化实用模型2.1模型的建立收费费率的优化就是根据优化目标在交通需求等约束条件下，对收费费率的寻优过程。在道路收费费率的制定上，涉及到道路的管理者、经营者和使用者各自不同的决策地位和决策目标，同时，在使用者中不同车型用户的路径选择也存在差异性。从决策地位来说，管理者和经营者处于上层决策者的地位，---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---制定收费策略；道路使用者处于下层决策者地位，根据上层决策者制定的收费策略及路网的交通状况来决定自己的路径选择，对上层目标的达成造成影响。因此，费率优化问题可以用双层规划模型进行描述。本文提出的费率优化模型上层（U1）目标为满足经营者财务目标前提下追求系统最优，下层（L1）为用户均衡模型。并从实际应用的角度出发，结合高速公路收费费率本身的特点，对分车型费率优化模型的决策变量进行简化，提出一种路网条件下分车型的实用费率优化模型。模型中的决策变量为待优化高速公路上标准收费车型的收费费率。在我国的高速公路收费管理中，是按照不同的车型来确定收费费率的。当车型划分之后，收费系数决定了不同车辆之间的收费比例。收费系数是指各收费车型收费费率与标准收费车型（一般采用小型收费车型为标准车型）的收费费率的比值。对于收费系数，可以根据不同车辆对路面的占用面积、车辆对道路的磨损和破坏作用、车辆行驶公路所获得的效益等因素来综合确定。因此，在确定收费系数以及标准收费车型的收费费率后，就可以基---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---本上得到各种车型的收费费率。实用模型即是根据高速公路收费费率的这一特点，将分车型费率优化模型进行简化，假定收费系数为已知量，仅以标准车型的收费费率作为优化模型的决策变量，以降低决策变量维数，再结合本文所提的求解算法，可以大大简化费率优化模型的求解难度。2.2求解目前，双层规划模型常用的求解方法主要有：迭代优化算法（IOA）、Hooke-Jeeves算法等。其中SA、GAs、GASA等智能优化算法可以较大的可能性求得双层模型的全局最优解，但所花计算量比传统方法大的多。费率优化问题往往是针对路网中个别道路项目进行优化的，一般情况下待优化的道路项目虽然由不同路段组成，但往往可采用统一的费率，因此，对于实用模型来说，可假设待优化路段的费率是一致的，将决策变量由多维降为一维...