高速公路货车空车差异化费率优化的双层规划方法

来源：交通运输系统工程与信息杂志2024年第5期北京时间：

作者：段莉珍, 何明卫, 何民, 普荣慧

单位：1. 昆明理工大学，交通工程学院，昆明 650500；2. 云南省交通科学研究院有限公司，昆明 650011

摘要：为解决高速公路货车由计重收费调整为按车型收费导致货车空车分流的问题，本文建立一种基于双层规划模型的货车空车分车型差异化费率优化方法。首先，以高速公路经营主体实现收费收益最大化为目标构建上层规划模型，考虑高速公路通行效率提升及增量货车空车增加的管养支出；其次，以道路使用者实现出行效用最大化为目标构建下层规划模型，构建基于逻辑回归模型和随机效用最大化理论的货车空车出行效用函数，分析货车空车特性变量对出行效用的影响；然后，采用多层神经网络模型及三次艾尔米特插值法，预测不同费率优惠下高速公路货车空车增量交通量，作为上下层联系变量；最后，以高速公路与平行老路构成的运输通道为例，采用内存受限的拟牛顿优化算法(L-BFGS-B)求解高速公路货车空车分车型最优费率。结果表明：高速公路费率折扣率对货车空车各车型出行选择影响最为显著；此外，车籍地对一类、四类货车空车出行选择影响较大，运输类型对二类、三类和六类货车空车出行选择影响较大；与现行费率方案相比，优化后的费率方案年度增加通行费收入3941万元，高速公路通行效率提升4.17%，货车空车平均每车出行效用增加3.51。

关键词：交通运输经济,差异化费率优化,双层规划模型,货车空车,L-BFGS-B算法

基金资助：国家自然科学基金(72361015)；云南省交通运输厅科技创新及示范项目(2022-27-1)。