基于树状结构的高速公路路网扩展及收费清分实现（学位）

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1、万方数据砒19N。3公路交通科技2002年6月文章编号：I(102书268C2002l03_0102埘基于树状结构的高速公路路网扩展及收费清分实现社海宁，张毅，宋靖雁(清华大学，北京J∞0阱)摘要：路网扩展是高速套路建设中的常见情况，在高速心路路网发生扩展时，本文在原有清分算法的基础上，充分利用已经得到的连接矩阵和规则矩阵．对扩展后的高速公路物理结构和收费规则进行修正，提出了收费数据清分表的构造方法．从算法的角度解决了路网扩展后清舟表需重新计算的大工作量问题，并在理论方面对不同情况的路网扩展进行T一致性分析。关键词：路商模型；路网扩展；收费数据清分中图分类号：U

2、412366文献标识码：AExfensionOfFnee、^旧VNetwO瞅and。r0¨A¨oca妇ngAIgOnthmD盯舶i一面噌，Z珊ⅣGM．SnⅣG西W—y矾(嘣n曲uau面vers时，BeUiI】gl删，ch_m)腑ract：Thi5paPe。fk璐esontIle耐e啮i加0fⅡ"。q肝5sw8yTleh删k，a∞n啪n卣t11an吼in舢1a画“g如e咖ys．Anet帅^n“dbas。d叽nn∞一likeelpr峭sw8ymtWoTk醅d曲。d丘啦Iy10de∞dbe廿1estn球nl把aIld¨】regLllad∞dd砣exterIdedh℃e

3、way11E“Drk．Theal鲫岫Io目。neraLet}leL棚tableist}Ieninh曲ced．hc蛆beimplem衄ledby00mP山髓ea西1yt0r“eveⅡ啦bllrderLofI∞akulat一“坞a11【}．e10lItaUe缸t盯emeⅨh“gl}】e0fi画dhd咐yne咖rk．An锄dys诘-s111enrrIadesot}latt}lea【罢0dt

4、皿c衄besuitedt0a肿LI砣r曲删帆of血eexIenskn．Ap。靼uc出exam曲e诘口eserIted6n枷y抽d唧on蚰ate缸af神枷帅．Keywords：Roa

5、dndt啪rkm耐el；Nen帅rkexteIlsi0“；TbⅡaⅡocab呜a【枷曲n0前言高速公路联网收费是提高我国高速公路效率的有效方法，特别是一卡通联网收费将成为未来联网收费的主要方式。所谓的一卡通就是在公路路网内实现互联互通，将整个路网体系作为一个整体来进行统一收费，其内部各路不再彼此独立，全路网设一个收费中心，统一管理，由中心设立专门机构——清算管理中心，通过银行进行拆账。车辆只需在进人路网时领取Ic卡，驶出路网时交费，便可在整个路网内通行无阻，实现一卡到底。一卡通收费系统最大限度地改变了旧有收费方式的弊端，体现了高速公路快捷、方便的特点，高效的清分

6、算法是一卡通收费系统的核心技术问题之一。对于树状结构的高速公路路阿，文献[3]中提出了一种基于矩阵运算的清分算法，其核心是采用连接矩阵对高速公路的物理结构进行定义，利用规则矩阵对其分账规则进行描述。通过遍历查找连接矩阵，并从规则矩阵中记录相应的分账规则，就可以得到收费数据清分表，再利用各路径上驶过的车辆数，就可以实现大量交易数据的快速清分。高速公路的修建耗资巨大，地区级路网很难一次性建成，因此对原有路网收费和修建新路同时进行是当前我国高速公路发展的模式。在原有的路网基础之上，修建新的路段和收费站与原路网相连接，并与之共同组成扩展后的新路网成为常见的情况。收稿日期

7、：2001哪∞作者简介：杜海宁(1卯6一)，男，北京^，清华大学硬士研究生．主要从事高速公路联网收费清丹算法的研究万方数据茎王盟鉴笙堕盟直堡垒堕堕旦芝星壁些壅塑坌壅堡塾塑!堇当原路阿中扩展出一条新路段及相应的匝道收费站后，往往需要重新构造路网模型，并对各个矩阵和清分表重新计算。如何充分利用已经得到的原路网清分表和各个矩阵推算扩展后新路网的各个矩阵，从而得到扩展后路网的清分表，成为亟待解决的问题。本文在原有清分算法的基础上提出了一套基于树状结构的路网扩展清分算法，充分利用原路网的矩阵关系实现了新路网的矩阵计算，并推算了新路网的清分表。这样可以极大限度地减少由于路网

8、发生变化而需重复进行的计算量，大大提高了计算效率。本文第l节着重讨论扩展后新路网模型的建立，第2节阐述新路网清分表的计算方法，第3节对扩展模型进行了一致性分析，第4节结台一个例子分析路网扩展收费数据清分的算法实现，最后一节给出了研究工作的结论。1路网扩展后的模型描述对于原先构建的有n个节点的高速公路路网模型，在原有路网结构不发生改变及不考虑环路、u型路的前提下，在原路网外增加一个节点(节点号n+l，由于新增节点为叶子节点，故其必为匝道出人口节点)，它和原路网节点(节点号“)有且仅有一条路段相连接，即路网中新增了一个节点和一条新的路段，且新节点的加人不影响原路网的

9、非匝道出人口的性质，即不