一种基于模糊ETC计费记录进行真实路径还原的方法与流程

本发明涉及高速公路收费，具体为一种基于模糊etc计费记录进行真实路径还原的方法。

背景技术：

1、2019年底全国高速公路撤销省界收费站后，采用了全新的“etc分段计费，出口一次收费”的模式，在这种新的运营管理模式下，整个收费清分结算业务采用省部两级清分模式。然而，对于很多路段运营管理单位来说，并没有一种行之有效的针对本路段通行车辆的应收取通行费的计算方法，仅依靠etc系统进行的统计由于计费记录缺失、错误等原因造成结果误差较大，部分省级清分结算机构也未对路段运营管理机构开放清分结果的校验功能，导致路段与省清分机构之间的数据争议较大，因此路段运营机构迫切需要准确计算每一个车辆行程通行本路段的应收费额，然后汇总得出每一天的合计应收费额。

2、对于路段运营管理单位来说，要准确计算本路段的应收费额，最基本的要求是需要知道通行本路段车辆在本路段完整正确的通行记录，然后才能根据对应的费率表和其他优惠政策计算路段应收费额。

3、然而路段运营管理单位对通行本路段车辆的数据可见范围是有限的，只能查阅与本路段有关的收费站出/入口交易记录和路段etc门架计费记录；正常来说在各种记录完整正确的情况下，进行车辆通行路径还原是非常容易的，但实际的情况是etc计费记录存在缺漏、反向交易、信息重复、交易失败、缺少出入口信息等各种问题(这里统称为模糊etc计费记录)，因此，现实中根据这些模糊etc计费记录还原真实通行路径存在很大困难。

4、为了解决上述背景中存在的问题，提出一种基于模糊etc计费记录进行真实路径还原的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于模糊etc计费记录进行真实路径还原的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于模糊etc计费记录进行真实路径还原的方法，主要实现方法包括如下步骤：

3、s1、通过历史经验统计法判定车辆出入本路段所经过的互通立交节点：

4、所述步骤s1的具体操作方法如下：

5、s1.1、建立入口收费站、出口收费站和驶入互通节点的关系表；

6、s1.2、建立入口收费站、出口收费站和驶出互通节点的关系表；

7、s1.3、对于计费节点记录完整、准确的行程，可通过计算机直接计算该行程的入口收费站、出口收费站、驶入互通节点、驶出互通节点的关系，并根据出入口收费站的关系插入对应的表中，已有记录的，更新驶入/驶出次数；

8、s2、分段组网逐段还原：

9、所述步骤s2的具体操作方法如下：

10、s2.1、查询车辆行程的在本路段内全部相关数据记录，包括入口收费站交易记录、etc计费节点记录、出口收费站交易记录，并按交易时间进行排序；

11、s2.2、根据“etc计费记录数据清洗算法”进行数据清洗；

12、s2.3、根据入口收费站和出口收费站是否为本站收费站的情况进行判断还原，分别为：入口收费站和出口收费站均是本路段收费站的情况；入口收费站和出口收费站均不是本路段收费站的情况；入口收费站是本路段收费站、出口收费站不是本路段收费站情况；入口收费站不是本路段收费站、出口收费站是本路段收费站情况共计四种情形；

13、s3、根据出入口互通节点生成路段全部标准路径；

14、s4、etc计费记录数据清洗算法：

15、每一个车辆行程是由入口节点交易记录、出口节点交易记录和多个etc计费记录数据组成的集合，但是并不是所有的数据都是正确和有效的，错误、无效的数据会对路径还原计算产生干扰甚至导致计算错误，因此，必须进行数据清洗，具体步骤如下：

16、s4.1、对集合内元素按时间进行升序排列；

17、s4.2、去除不合理数据：对于etc计费节点时间<入口节点时间或者etc计费节点时间>出口节点时间的即为不合理数据；

18、s4.3、去重：相邻元素时间差小于预设的间隔时间(默认30s)时，删除其中交易状态标记为“失败”的元素，如果两个元素的交易状态均为“成功”或者“失败”，则删除其中的最后一个；

19、s5、判断两个节点之间是否超时算法：

20、s5.1、计算第2节点与第1节点的时间差t(分钟)；

21、s5.2、计算第1节点与第2节点的权重和值l；

22、s5.3、如果第1节点和第2节点之间无服务区节点，计算两节点的最长合理时间t′＝l/20(说明：此处的20是经验值，可根据实际调整)；

23、s5.4、如果第1节点和第2节点之间有服务区节点，计算两节点的最长合理时间t′＝24×60+l/20(说明：此处的20是经验值，可根据实际调整)；

24、s5.5、比较t和t′。如果t>t′，返回节点超时，否则返回正常；

25、s6、etc计费节点id值的归一化处理算法：

26、因为etc计费节点总是成对出现的，反向计费节点的id值是在原计费节点id值的基础上加了一个偏移值；

27、归一化处理就是不考虑偏移值对计费节点id的影响，对任意给定的一个计费节点id，如果计费节点id>偏移值，则返回计费节点id-偏移值的计算结果，否则直接返回该计费节点id；

28、s7、判断同一子路段内相邻两个节点的行驶方向算法：

29、该算法具体步骤如下：

30、s7.1、对节点id进行归一化处理；

31、s7.2、如果第一节点id＝第二节点id，返回行驶方向为uj转，说明车辆在此处有调头行驶的行为，行驶方向对原行驶方向取反，即原行驶方向为正，则返回行驶方向为反向，原行驶方向为反向，则返回行驶方向为正向；

32、s7.3、如果第一节点id<第二节点id，返回行驶方向为正向；

33、s7.4、如果第一节点id>第二节点id，返回行驶方向为反向；

34、s8、根据行驶方向和计费节点id值判断是否是正常交易算法：

35、该算法具体步骤如下：

36、s8.1、行驶方向为正向，计费节点id值<偏移值，返回正常；否则进行下一步；

37、s8.2、行驶方向为反向，计费节点id值>偏移值，返回正常；否则进行下一步；

38、s8.3、直接返回异常，说明是可能存在对向交易的可能；

39、s9、etc计费节点校正算法；

40、s10、查表法还原两个节点(n1，n2)之间的最短子路径集合。

41、路段的出入口节点(node)种类包括：crossway-互通立交(简称c)，toll-收费站(简称t)；出入口节点会产生交通流量的变化。每个出入口节点可能是入口节点，也可能是出口节点，在同一个行程中，只能是一种属性。

42、路段的内部互通节点(node)种类包括：junction-内部枢纽(简称j)，service-服务区(简称s)；内部枢纽节点也是一种互通立交桥，但是对路段来说，只是内部多条子路段的连接节点，对路段没有产生交通流量的影响。

43、出入口节点和内部互通节点均可能产生车辆调头行为，从而导致车辆行程产生u/j转特情。

44、路段的计费节点包括：gantry-etc计费单元(简称g)；因为道路是双向通行的，所以g总是成对出现。路段上每两个相邻的出入口节点、内部枢纽之间均设置有一对计费单元节点g。每个计费节点根据计费里程设置对应的权值。服务区节点对etc计费单元节点的设置原则不产生影响。

45、每个路段按相邻的互通立交节点(c)和内部枢纽节点(j)划分为多个子路段，并将各节点按顺序组织为一个子路段集合p’；多个子路段集合p’按一定顺序构成本路段的标准路径集合p。

46、所谓标准路径集合，是指从某一入口互通(in)进入本路段，从另一出口互通(out)离开本路段，中间按顺序、无重复经历的全部节点集合。对于简单路段，可人工生成标准路径集合，对于互通立交节点和内部枢纽节点较多的路段，可以通过计算机辅助生成路段内的全部标准路径集合。每个标准路径集合根据计费节点的权值累加得到本路径的权值。

47、前面路段示例中，互通立交节点(c)有3个，内部枢纽节点(j)有3个，总节点数有6个，全部子路段集合p’有12个，分别为：

48、{c1,g1,t1,g2,j1},      {j1,g2,t1,g1,c1},

49、{j1,g3,t2,g4,j2},      {j2,g4,t2,g3,j1},

50、{j2,g5,c2},            {c2,g5,j2},

51、{j2,g6,t3,g7,j3},      {j3,g7,t3,g6,j2}

52、{j1,g8,j3},            {j3,g8,j1},

53、{j3,g9,t4,g10,c3},     {c3,g10,t4,g9,j3}

54、而本路段的标准路径集合数量，则根据后面所述算法进行计算生成，这里仅举出一个标准路径集合示例：

55、p＝{{c1,g1,t1,g2,j1},{j1,g3,t2,g4,j2},{j2,g5,c2}}，代表着从c1进入本路段，从c2离开本路段的一个标准的路径。

56、上述子路段集合p’中每个元素都有唯一的id值，且按顺序从小到大排列。其中etc计费节点g总是成对出现，所对应的反向计费节点g’的id值是在g的id值基础上加一个偏移值，例如100(该值根据集合内元素总数自由设定，且必须大于集合元素总数)。如果子路段集合p’的末尾元素id值大于首元素id值，则g取原id值，否则g取g’(即原id值+偏移值)。

57、在一个符合逻辑的实际路径中，所经过的每一个子路段集合，其结尾节点必然与下一个子路段集合的开始节点相同。

58、优选的，在步骤s1中若对于路径还原存疑的行程，可通过人员校正车辆行程，然后由计算机根据上述步骤s1.3进行计算统计。

59、车辆行程的入口收费站和出口收费站名称是已知的，但是入口收费站和出口收费站可能不属于本路段，而是通过某个互通立交节点进入或者驶出本路段。

60、一辆车的行程类别对于路段来说，就分为：本路段上本路段下、本路段上其他路段下、其他路段上本路段下和过境行程这4类。

61、本路段上本路段下的车辆行程，入口收费站节点和出口收费站节点是已知确定的。除此之外，其他行程都存在通过互通立交节点的情况，因此模糊记录状态下互通立交节点的确定对于行程的判定来说是至关重要的。

62、高速公路etc收费系统计费数据记录说明：

63、1、etc收费系统基本工作流程

64、车辆通行高速公路，经过入口收费站时生成一个passid并产生入口交易记录；经过etc计费节点时，产生etc计费记录；经过出口收费站时产生出口交易记录。同一辆车的同一个行程，所有交易或者计费记录的passid相同。系统能够按照passid按时间顺序获取到车辆行程的全部交易记录集合，这里记为交易集合t。

65、一个典型的路段内完整交易集合示例如下：

66、t＝{t1,g2,g3,g4,g5,c2}，本例代表车辆由t1收费站驶入，经过g2，g3，g4，g5门架，并由c2互通立交驶出本路段。

67、2、模糊etc计费记录的情况

68、包括：(1)记录不完整，有缺失，示例：t＝{t1,g4,g5}，中间丢失g1、g2、g3计费记录；(2)记录中有错误情况，例如产生反向交易情况，示例：t＝{t1,g2’,g3,g4,g5,c3}，正常应收g2节点进行计费，然而由于设备问题导致对向的g2’产生了计费交易；(3)完全缺失etc记录，示例：t＝{t1}，仅有一个入口或者出口收费站的记录，完全不知道经过的路径；(4)重复记录、交易失败记录等。

69、优选的，在步骤s1.3中对于相同的入口/出口收费站，可能驶入/驶出互通节点不同，对应于不同的记录，有多条记录的，根据本条记录的次数/总记录次数可得到该条记录的概率值。

70、优选的，所述步骤9的etc计费节点校正算法的具体步骤如下：

71、s9.1、如果etc计费节点id值>偏移值，则返回id值-偏移值；

72、s9.2、如果etc计费节点id值<偏移值，则返回id值+偏移值。

73、优选的，所述步骤10的查表法具体步骤为：

74、s10.1、从所有的标准路径集合表中检索出同时包含n1节点和n2节点，且n1节点在前，n2节点在后的标准路径集合；

75、s10.2、截取集合中n1节点和n2节点所在子路段集合及中间的全部子路段集合，并创建为新的路径集合t，计算n1节点和n2节点之间的etc计费节点权值之和作为路径权值；

76、s10.3、如果步骤10.1检索结果有多个集合，则根据步骤10.2创建多个新路径集合tn；

77、s10.4、选取新路径集合中权值最小的，即为最短路径。

78、优选的，在入口收费站和出口收费站均是本路段收费站的情况时：

79、将入口收费站节点作为n1，出口收费站节点作为n2；

80、①etc计费节点记录为空：

81、直接根据“查表法还原两个节点(n1，n2)之间的最短路径算法”，得到路段内的还原路径p；

82、②etc计费节点记录>0：

83、a.将入口收费站节点加入还原路径p；

84、b.令入口收费站、etc计费节点按时间顺序排序；

85、c.依次取出上述相邻的两个节点作为n1，n2，根据“查表法还原两个节点(n1，n2)之间的最短路径算法”，得到路段内的还原路径path；

86、d.判断是否存在“插补”etc计费节点；

87、e.判断是否存在需要“校正”etc计费节点；

88、f.判断是否存在“超时”etc计费节点；

89、g.判断是否存在“u/j转”etc计费节点；

90、h.循环执行上述步骤c至步骤g，直到最后一个etc计费节点；

91、j.将出口收费站节点加入还原路径p。

92、优选的，在入口收费站和出口收费站均不是本路段收费站的情况时：

93、首先根据“入口/出口收费站与驶入互通节点关系表”，查找入口互通节点作为n1，然后根据“入口/出口收费站与驶出互通节点关系表”，查找出口互通节点作为n2；

94、①etc计费节点记录为空：

95、直接根据“查表法还原两个节点(n1，n2)之间的最短路径算法”，得到路段内的还原路径p；

96、②etc计费节点记录>0：

97、a.将入口收费站节点加入还原路径p，将n1入口互通节点加入p；

98、b.令n1、etc计费节点按时间顺序排序；

99、c.依次取出上述相邻的两个节点作为n1，n2，根据“查表法还原两个节点(n1，n2)之间的最短路径算法”，得到路段内的还原路径path；

100、d.判断是否存在“插补”etc计费节点；

101、e.判断是否存在需要“校正”etc计费节点；

102、f.判断是否存在“超时”etc计费节点；

103、g.判断是否存在“u/j转”etc计费节点；

104、h.循环执行上述步骤c至步骤g，直到最后一个etc计费节点；

105、i.将出口互通节点加入还原路径p；

106、j.将出口收费站节点加入还原路径p。

107、优选的，在入口收费站是本路段收费站，出口收费站不是本路段收费站情况时：

108、入口收费站作为n1，然后根据“入口/出口收费站与驶出互通节点关系表”，查找出口互通节点作为n2；

109、①etc计费节点记录为空：

110、直接根据“查表法还原两个节点(n1，n2)之间的最短路径算法”，得到路段内的还原路径p；

111、②etc计费节点记录>0：

112、a.将入口收费站节点加入还原路径p；

113、b.令n1、etc计费节点按时间顺序排序；

114、c.依次取出上述相邻的两个节点作为n1，n2，根据“查表法还原两个节点(n1，n2)之间的最短路径算法”，得到路段内的还原路径p；

115、d.判断是否存在“插补”etc计费节点；

116、e.判断是否存在需要“校正”etc计费节点；

117、f.判断是否存在“超时”etc计费节点；

118、g.判断是否存在“u/j转”etc计费节点；

119、h.循环执行上述步骤c至步骤g，直到最后一个etc计费节点；

120、i.将出口互通节点加入还原路径p；

121、j.将出口收费站节点加入还原路径p。

122、优选的，在入口收费站不是本路段收费站，出口收费站是本路段收费站情况时：

123、首先根据“入口/出口收费站与驶入互通节点关系表”，查找入口互通节点作为n1，出口收费站节点作为n2；

124、①etc计费节点记录为空：

125、直接根据“查表法还原两个节点(n1，n2)之间的最短路径算法”，得到路段内的还原路径p；

126、②etc计费节点记录>0：

127、a.将入口收费站节点加入还原路径p，将n1入口互通节点加入p；

128、b.令n1、etc计费节点按时间顺序排序；

129、c.依次取出上述相邻的两个节点作为n1，n2，根据“查表法还原两个节点(n1，n2)之间的最短路径算法”，得到路段内的还原路径path；

130、d.判断是否存在“插补”etc计费节点；

131、e.判断是否存在需要“校正”etc计费节点；

132、f.判断是否存在“超时”etc计费节点；

133、g.判断是否存在“u/j转”etc计费节点；

134、h.循环执行上述步骤c至步骤g，直到最后一个etc计费节点；

135、j.将出口收费站节点加入还原路径p。

136、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

137、本发明基于历史经验统计和分段组网逐段还原技术，对解决模糊etc计费记录情况下的真实路径还原起到了良好的效果，也为路段运营方独立计算应收费额提供了高准确度的计算依据，大大降低了人工计算的难度和复杂度。