基于收费数据的短时路网交通量推算方法研究王鑫王英平张彭顾明臣王卓伟宋扬费彧[摘要]高速公路联网收费信息系统中包含了海量的公路交通信息[1]，通过收费数据挖掘得到长时间断面交通量的算法已经实现，但是针对短时间粒度的断面交通量算法尚属空白。而短时间粒度、分车型交通量是公路交通情况调查系统采集数据的主要指标。本研究构建了针对短时、分车型数据的挖掘分析方法，充分利用高速公路收费数据，采用车辆动态模拟的分配方式，计算全路网各路段短时间粒度的动态交通量。将收费数据推算结果与自动化交通情况调查站监测结果对比，高速公路网日交通量平均误差为8.87%，小时交通量误差为9.02%。本文提出的方法实现了高速公路网全域、高效的自动化交通量推算，对于推动公路交通基础信息采集技术发展及提升多源大数据分析能力建设具有重要意义。[关键词]交通量;收费数据;交通调查;车型;推算方法doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2019.17.070[中圖分类号]TP312[]A[]1673-0194（2019）17-0180-041引言我国从1978年正式开展公路交通情况调查，并从2010年起开展大规模自动化调查站建设，站点涵盖全国31个省（区、市），涉及高速公路、普通国道、普通省道等各等级道路。截至2018年底，全国共有交调站44574个，其中自动化交调站7631个[2]，间隙式站点和比重调查站点36943个。但是目前交调站采集覆盖率还不能满足行业、社会的应用需求[3]。经过多年来的持续投入，我国高速公路网已建成了较为完备的联网收费系统[4]，基本覆盖高速网全境，可以自动获取海量、实时的收费数据[5]。如何利用现有多源公路交通数据，提高高速公路交调数据采集覆盖率，对公路交通基础信息统计工作具有重大意义，也是亟待解决的技术问题。目前研究已经可以用收费数据进行OD分配来计算路段交通量，但是主要是使用平均OD、通过静态分配方式计算路段平均交通量，数据的时效性不强，没有完全挖掘出收费数据短时粒度的特点，不能很好地满足短时间粒度的数据需求。文章针对现有研究中算法时效性的不足的问题，利用四川省高速公路收费数据，通过车辆动态模拟的分配方法，将收费数据转换成短时高速公路路段交通量，并通过一定对应关系，将收费数据车型转换为交调数据车型，得到路网中任意断面的短时分车型交通量。研究表明，由高速公路收费数据转换成的短时路段分车型交通量数据，能够为高速公路交调数据采集提供补充、校核。文章第二节完成数据准备，第三节给出推算方法，第四节给出推算结果，最后给出结论。2收费数据准备本研究采用四川省全省联网收费系统采集的收费数据作为研究建模对象，采用四川省高速公路交调数据作为校核对象。目前全省共529个实际收费站点，其中省界收费站点21个。为解决多义性路径问题，在产生多义性路径的路段上设置了共129个标识站，车辆进入高速公路后，其所经标识站均可在收费数据中记录，从而保证了车辆路径的唯一性。在进行分析建模前，首先要对收费数据进行数据清洗。一方面删除不符合常规的、或明显错误的数据，另一方面，将与推算断面交通量相关的信息进行读取与分析，包括进出高速公路的收费站编号、出入时间，标识站、车型信息等，而忽略其他数十种无用属性信息。用于数据处理的收费数据属性信息如表1所示。3推算方法推算方法包括路网拓扑构建和交通量推算两部分。3.1路网拓扑构建路网拓扑构建是将收费数据与实际路网相结合、进行动态模拟分配、推算路段断面交通量的基础。路网拓扑建构需要考虑高速公路网路段间的拓扑关系，收费站和路网的关系，以及收费站之间的关系、标识站位置等。在进行路网拓扑构建时，还要考虑必要的路段属性信息，如每条路段的长度距离，用于进行下一步建模。路网采用近邻表的方法进行构建。路网拓扑节点的建立采用虚实结合的方法。四川路网中的收费站、标识站作为路网中的实节点，而路段间相交的、但没有布设收费站或标识站的节点作为虚节点。近邻表实节点包括已建设529个收费站点，129个标识站，结合路段相交点的虚节点，共有830各路网拓扑节点。网络拓扑节点编号的建立需要与收费数据中的节点编号相对应。在建立路网拓扑过程中，发现有些收费站中同一个收费站...