摘要
目前，我国高速公路路网日益完善，高速公路的出行需求越来越多。高速公路路网中路段的出行需求差异性显著存在，主要表现为部分路段在高峰时段容易出现拥挤状况，而平峰时段出行的车辆寥寥，交通量出行的时空分布不均衡现象已导致路网的资源浪费。为解决上述问题，本文在分析高速公路路网海量收费数据的基础上，依据高速公路用户出行特点的差异性，对高速公路用户实施分类，并针对每类用户的出行特性，制定有针对性的差异化收费策略，利用价格机制调节用户出行时间和路径，从而实现高速公路路网时空资源的均衡使用，以促进路网发挥最大的通行效率。主要研究内容和结果包括： （1）高速公路路网收费数据预处理。识别原始收费数据中冗余数据和不符合交通逻辑的错误数据，并根据异常数据的特点提出部分删除、全部删除、应用网络爬虫技术补全等不同预处理方式进行数据修复和处理，以确保收费数据的真实有效性。 （2）构建高速公路用户出行特征指标体系。基于预处理后的高速公路路网收费数据，根据不同用户出行特征的差异性，从车辆类别、出行强度、出行时间、出行空间四个维度构建车辆类别、出行次数、周末出行次数、首次出行开始时段、末次出行结束时段、轨迹重复率、出行距离等7个出行特征指标，制定各个指标的提取流程和方法，并以山东省高速公路路网的收费数据为例，系统描述其用户的出行特征。 （3）构建高速公路用户分类模型。根据高速公路用户出行特征，选用 K-means，模糊C-means和SOM算法进行高速公路用户分类，并使用误差平方和、轮廓系数、戴维森堡丁指数三项评价指标评估其聚类效果。采用聚类效果最佳的 SOM算法将山东省高速公路出行用户分为六类：高频短距离出行用户、中频时间稳定出行用户、中频地点稳定出行用户、低频早间出行用户、低频晚间出行用户、低频长距离出行用户，并归纳每类用户典型的出行规律和特征参数。 （4）提出高速公路差异化收费策略。总结分析现行高速公路差异化收费政策和实施现状的基础上，结合山东省高速公路用户的出行特征和分类，提出基于用户出行特征的高速公路差异化收费策略，选取道路饱和度、平均单车次受益作为评价指标，并结合算例进行仿真验证。研究成果将有助于调节高速公路网络上的交通流量均衡分配，对于提高路网资源的利用效率具有重要意义，可为实施基于用户分类的高速公路精细化差异收费政策提供参考。
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