CN104504902A - 车辆使用路权、路权计算方法及基于路权的道路计费方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆使用路权、计算方法以及基于路权的道路计费方法。路权是车辆出行过程中所占用的车道长度对出行时间的积分，计算公式为：其中，R是车辆在本次出行中使用的路权，L(t)为车辆在t时刻占有的道路空间长度，L_f(t)为车辆在t时刻的车前空间距离，L_c为车辆长度，t₀为车辆驶入道路的时间，t₁为车辆驶离道路的时间。本发明通过对车辆使用路权的计算，有利于精确分析道路资源的使用情况，进而通过基于路权的计费方式来优化道路资源利用率，并能够引导司机改善驾驶行为，缓解因道路资源使用不当而带来的交通拥堵、资源浪费等问题，改进当前未考虑路权消耗的收费模式。

Description

车辆使用路权、路权计算方法及基于路权的道路计费方法

技术领域

本发明涉及交通***领域，尤其涉及一种车辆使用路权、路权计算方法及基于路权的道路计费方法。

背景技术

目前，机动车辆购置后均需依据车辆的排气量交纳统一的车船税，无论车辆是否上路、以及上路后对道路资源的使用情况。在高速公路等收费道路上，车辆按照车辆类型、载重以及行驶里程进行计费。上述收费均没有考虑车辆对道路资源的消耗与占用情况。

随着车辆数量的不断增多，有限的道路资源将变得越来越紧张与珍贵。精确分析车辆行驶中所消耗的道路资源，并据此实现对每一车辆的合理、精确计费，将有利于提高道路资源的利用率，调节因道路资源使用不当而带来的交通拥堵、道路资源利用率低、使用不均等问题，并改善随之而来的环境污染、能源浪费等问题，具有重要的现实和社会意义。

传统认为道路长度或者车道长度是交通资源的基本度量，量纲为“公里”，不同道路环境下(高速公路、城区快速路、普通道路等)交通情况的定性指标(畅通、轻度拥挤、一般拥挤、严重拥挤、堵塞等)是用平均车流的速度来衡量的，量纲为“公里/小时”。

发明内容

本发明提供了一种车辆使用路权、路权计算方法以及基于路权的道路计费方法，以解决现有技术中对机动车辆收费没有考虑车辆对道路资源的消耗与占用情况，以及因道路资源使用不当而带来的交通拥堵、道路资源利用率低、使用不均的问题。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种车辆使用路权，所述路权是指车辆出行过程中所占用的车道长度对出行时间的积分，其中车道长度包括车前空间距离以及车辆长度，其计算公式为：

$\begin{array}{c}R={\∫}_{t_0}^{t_1}L\left(t\right)\mathrm{dt}\\ ={\∫}_{t_0}^{t_1}[L_f\left(t\right)+L_c]\mathrm{dt}\end{array}$

其中，R表示车辆在本次出行中使用的路权，L(t)为车辆在t时刻占有的道路空间长度，L_f(t)为车辆在t时刻的车前空间距离，L_c为车辆长度，t₀为车辆驶入道路的时间，t₁为车辆驶离道路的时间。

相应地，本发明还提供了一种路权计算方法，包括：

所述路权是指，车辆出行过程中所占用的车道长度对出行时间的积分，其中车道长度包括车前空间距离以及车辆长度，其计算公式为：

$\begin{array}{c}R={\∫}_{t_0}^{t_1}L\left(t\right)\mathrm{dt}\\ ={\∫}_{t_0}^{t_1}[L_f\left(t\right)+L_c]\mathrm{dt}\end{array}$

其中，R表示车辆在本次出行中使用的路权，L(t)为车辆在t时刻占有的道路空间长度，L_f(t)为车辆在t时刻的车前空间距离，L_c为车辆长度，t₀为车辆驶入道路的时间，t₁为车辆驶离道路的时间。

相应地，本发明提供了一种基于路权的道路计费方法：

所述路权是指，车辆出行过程中所占用的车道长度对出行时间的积分，其中车道长度包括车前空间距离以及车辆长度，其计算公式为：

$\begin{array}{c}R={\∫}_{t_0}^{t_1}L\left(t\right)\mathrm{dt}\\ ={\∫}_{t_0}^{t_1}[L_f\left(t\right)+L_c]\mathrm{dt}\end{array}$

其中，R表示车辆在本次出行中使用的路权，L(t)为车辆在t时刻占有的道路空间长度，L_f(t)为车辆在t时刻的车前空间距离，L_c为车辆长度，t₀为车辆驶入道路的时间，t₁为车辆驶离道路的时间。

设定所述道路费用为P，计算方法是：

P＝φ×η×λ×κ×τ×R

其中，Φ为每车每公里小时路权的收费价格，η为车型的收费系数，λ为道路属性的收费系数，κ为车辆载重的收费系数，τ为交通路况的收费系数。

与现有技术相比，本发明通过对车辆占用路权的计算，能够精确分析道路资源的使用情况，进而通过基于路权的计费方式来优化道路资源利用率，并能够引导司机改善驾驶行为，缓解因道路资源使用不当而带来的交通拥堵、资源浪费等问题，优化各类交通管制模式，改进当前未考虑路权消耗的简单收费模式。本发明还可扩大到对水上和空中的交通管理中去。

附图说明

图1是跟驰行驶模式下，有前车阻挡时的车前空间距离示意图；

其中，L_c是车辆长度，L_f是车前空间距离，L是车辆占用的道路长度。

图2是跟驰行驶模式下，无前车阻挡时的车前空间距离示意图；

图3是换道行驶模式下的车前空间距离示意图；

图4是有信号灯控制的路口行驶模式下，车辆禁行状态下的车前空间距离示意图；

图5是有信号灯控制的路口行驶模式下，车辆通行状态下的车前空间距离示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解为此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的保护范围。

道路资源是指交通道路提供的空时总资源,单位为(公里小时，km.h)。路权是车辆出行过程中所占用的车道长度对出行时间的积分。基于车辆使用路权的道路资源计费，是指依据车辆消耗的时间、路权、道路特性以及车辆特性，对车辆所消耗的道路资源进行实时精确计费。

本发明利用车载传感器感知车辆的行驶时间、速度、里程、位置以及车前距等出行信息，计算车辆行驶中使用的路权，并结合车辆及道路属性，计算车辆在行驶中应缴纳的道路资源消耗费用。本方法能够实时有效计算车辆对道路资源的消耗情况，并综合考虑了车辆类型、道路属性及交通状况，为实现道路资源计费提供了科学、合理的依据。

本发明提供了一种车辆使用路权，所述路权是指车辆出行过程中所占用的车道长度对出行时间的积分，其中车道长度包括车前空间距离以及车辆长度，其计算公式为：

$\begin{array}{c}R={\∫}_{t_0}^{t_1}L\left(t\right)\mathrm{dt}\\ ={\∫}_{t_0}^{t_1}[L_f\left(t\right)+L_c]\mathrm{dt}\end{array}$

其中，R表示车辆在本次出行中使用的路权，L(t)为车辆在t时刻占有的道路空间长度，L_f(t)为车辆在t时刻的车前空间距离，L_c为车辆长度，t₀为车辆驶入道路的时间，t₁为车辆驶离道路的时间。

本发明还提供了一种路权计算方法，包括：

所述路权是指车辆出行过程中所占用的车道长度对出行时间的积分，其中车道长度包括车前空间距离以及车辆长度，其计算公式为：

$\begin{array}{c}R={\∫}_{t_0}^{t_1}L\left(t\right)\mathrm{dt}\\ ={\∫}_{t_0}^{t_1}[L_f\left(t\right)+L_c]\mathrm{dt}\end{array}$

其中，R表示车辆在本次出行中使用的路权，L(t)为车辆在t时刻占有的道路空间长度，L_f(t)为车辆在t时刻的车前空间距离，L_c为车辆长度，t₀为车辆驶入道路的时间，t₁为车辆驶离道路的时间。

所述车前空间距离L_f(t)，在跟驰行驶模式下，L_f(t)为道路最高限速下的最小安全距离、本车车头与前车车尾距离，两者中的较小者；在换道行驶模式下，同时占有两(多)条车道时，L_f(t)为占用的各车道中，最短车前空间距离的两或多倍；在有信号灯控制的路口行驶模式下，当车辆处于通行状态时，L_f(t)同跟驰行驶模式下的L_f(t)，当车辆处于禁行状态时，L_f(t)为道路最高限速下的最小安全距离、本车车头与前车车尾或停止线之间的距离，两者的较小者；在无信号灯控制的路口行驶模式下，L_f(t)同跟驰行驶模式下的L_f(t)。

需要说明的是：跟驰行驶模式下，有前车阻挡时的车前空间距离L_f(t)如图1所示；图2为跟驰行驶模式下，无前车阻挡时的车前空间距离L_f(t)；图3为换道行驶模式下的车前空间距离L_f(t)；图4为有信号灯控制的路口行驶模式下，车辆禁行状态下的车前空间距离；图5为有信号灯控制的交叉路口，车辆通行状态下的车前空间距离。

在优选实施例中，根据车辆行驶位置信息和道路数据库，确定所述车辆的行驶车道信息，所述行驶车道信息包括车道的最高限速、道路等级以及路况状态。

在优选实施例中，所述车辆通过接收安装在车辆上的车载传感器输出的车辆行驶信息，所述车辆行驶信息包括车辆坐标信息和对应的时间、以及本车道和相邻车道的车前障碍物距离。

本发明还提供了一种基于路权的道路计费方法，所述路权是指车辆出行过程中所占用的车道长度对出行时间的积分，其中车道长度包括车前空间距离以及车辆长度，其计算公式为：

$\begin{array}{c}R={\∫}_{t_0}^{t_1}L\left(t\right)\mathrm{dt}\\ ={\∫}_{t_0}^{t_1}[L_f\left(t\right)+L_c]\mathrm{dt}\end{array}$

其中，R表示车辆在本次出行中使用的路权，L(t)为车辆在t时刻占有的道路空间长度，L_f(t)为车辆在t时刻的车前空间距离，L_c为车辆长度，t₀为车辆驶入道路的时间，t₁为车辆驶离道路的时间。

设定所述道路费用为P，其计算公式为：

P＝φ×η×λ×κ×τ×R

其中，Φ为每车每公里小时路权的收费价格，η为车型的收费系数，λ为道路属性的收费系数，κ为车辆载重的收费系数，τ为交通路况的收费系数。

需要说明的是，所述车前空间距离是指在保证车辆以当前速度安全行驶的前提下，道路提供方可供给当前车辆使用的最长道路距离，其与当前道路的最高限速，本车与前车的距离，以及本车的行驶状态等有关。

所述车前空间距离的计算方法如下：

车辆在跟驰行驶状态下，车前空间距离为道路最高限速下最小安全距离，以及本车车头与前车车尾距离中，两者的较小者。其中，所述道路最高限速下最小安全距离是指，设本车前方有一虚拟车辆，两车均以道路最高限速行驶时，本车为了保证行驶安全，而与前车保持的最小安全距离。

车辆在换道状态下，同时占有两(多)条车道时，车辆使用的车前空间距离，按占用的各车道中，最短车前空间距离的两(多)倍计算，

在有信号灯控制的交叉路口，当车辆处于通行状态时，车辆使用的车前空间距离同跟驰状态下的车前空间距离。当车辆处于禁行状态时，车辆的车前空间距离为道路最高限速下的最小安全距离，本车车头与前车车尾或停止线间距离中，两者的较小者。

在无信号灯控制的交叉路口，车辆使用的车前空间距离同跟驰状态下的车前空间距离。

根据车辆出行中所占用的路权、道路等级、车辆属性以及交通路况等信息综合确定车辆在本次出行中占用道路资源需缴纳的费用。

有益效果：通过对车辆占用路权的计算，有利于精确分析道路资源的使用情况，从而通过计费方式的调整优化道路资源利用率，并能够引导司机改善驾驶行为，从而缓解因道路资源使用不当，以及司机对道路资源的不合理消耗而带来的交通拥堵、资源浪费等问题，优化各类交通管制模式，改进当前未考虑路权消耗的简单收费模式。本发明还可扩大到对水上和空中的交通管理中去。

优选实施例1

本实施例中，一辆长度为4.6m的轿车，在京沪高速公路上以120km/h的速度匀速行驶了120公里，且出行中前方始终无车辆阻挡，则该车辆应缴纳的道路费用计算如下：

1)根据车辆定位信息，可获取到车辆行驶的路段及出行时刻，查明该路段最高限速为120km/h，且车辆行驶的时段内，该路段交通畅通。

2)该路段最高限速下的最小安全距离L_s计算如下：

跟随车辆在驾驶员制动反映时间t₁内的行驶距离

L₁＝vt₁

其中，v为本路段的最高限速。

跟随车辆在司机踩刹车踏板后的协调响应时间内行驶的距离为:

$L_2={\mathrm{vt}}_2+{\mathrm{vt}}_3-\frac{{\mathrm{at}}_3^2}{6}$

其中，t₂为制动延迟时间，t₃为制动增长时间，a为车辆的制动减速。

跟随车辆在持续制动时间t₄内行驶的距离为：

$L_3=\frac{v^2}{2a}-\frac{{\mathrm{vt}}_3}{2}+\frac{{\mathrm{at}}_3^2}{8}$

所以跟随车辆的最小制动距离L_f为：

$\begin{array}{c}{L}_f=L_1+L_2+L_3\\ ={\mathrm{vt}}_1+{\mathrm{vt}}_2+{\mathrm{vt}}_3-\frac{{\mathrm{at}}_3^2}{6}+\frac{v^2}{2a}-\frac{{\mathrm{vt}}_3}{2}+\frac{{\mathrm{at}}_3^2}{8}\\ \≈v(t_1+t_2+\frac{t_3}{2})+\frac{v^2}{2a}\\ \≈\mathrm{vt}+\frac{v^2}{2a}\end{array}$

其中，t为制动操作反应时间，t＝t₁+t₂。

同时，前车的制动距离L_h计算为：

$L_s=\mathrm{vt}+\frac{v^2}{2a}-\frac{v^2}{2a_f}+L_0$

其中，L₀为停车后，前后两车间的距离。

设前后两车制动能力相同，取t＝1.3s，L0＝5m，则Ls＝48.3m。

3)车辆使用的路权：

车辆运行时间为1小时：

$\begin{array}{c}R={\∫}_{t_0}^{t_1}[L_f\left(t\right)+L_c]\mathrm{dt}\\ ={\∫}_{t_0}^{t_1}[L_s+L_c]\mathrm{dt}\\ =60\×(48.3+4.6)\\ =3174(m.\min )\\ =0.0529(\mathrm{km}.h)\end{array}$

4)道路计费

综合考虑车型、道路属性、车辆载重、道路状况等特征，收费公式可定义为：

P＝φ×η×λ×κ×τ×R

其中，Φ为每车每公里小时路权的收费价格，η为车型的收费系数，λ为道路属性的收费系数，κ为车辆载重的收费系数，τ为交通路况的收费系数。

①车型系数η的确定：

注：上述车型依据现行高速公路收费标准中对车型的划分而确定。

②道路属性系数λ的确定：

注：上述道路类型依据国标确定。

③车辆载重系数κ的确定：

注：上述车辆载重类型依据现行高速公路收费标准中对车辆载重的划分而确定。

④路况系数τ的确定方法：

以道路车流中，在行车辆的平均可用路权作为路况评价指标，表示车辆的平均可用路权，c表示道路饱和时每辆车的平均可用路权，设，则：

$\mathrm{\&tau;}=\left\{\begin{array}{cc}1,& 0.7<\mathrm{\&alpha;}\\ 0.6,& 0.4<\mathrm{\&alpha;}\&le;0.7\\ 0.3,& 0.15<\mathrm{\&alpha;}\&le;0.4\\ 0.1,& \mathrm{\&alpha;}\&le;0.15\end{array}\right.$

设每公里小时路权的收费价格Φ＝80000元/车公里小时，该车应缴纳的道路资源费是：

P＝80000×0.2×1×0.6×0.1×0.0529＝50.8(元)

优选实施例2

本实施例中，同实施例1是一辆长度为4.6m的轿车，在京沪高速公路上以80km/h的速度匀速行驶了120公里，且出行中，前方始终无车辆阻挡，则该车辆应缴纳的道路费用计算如下：

车辆使用的路权为

车辆运行时间为1.5小时：

$\begin{array}{c}R={\&Integral;}_{t_0}^{t_1}[L_f\left(t\right)+L_c]\mathrm{dt}\\ ={\&Integral;}_{t_0}^{t_1}[L_s+L_c]\mathrm{dt}\\ =90\&times;(48.3+4.6)\\ =4761(m.\min )\\ =0.07935(\mathrm{km}.h)\end{array}$

采用实例1设定的参数，该车应缴纳的道路资源费是：

P＝80000×0.2×1×0.6×0.1×0.07935＝76.2(元)

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种车辆使用路权，其特征在于：所述路权是指车辆出行过程中所占用的车道长度对出行时间的积分，其中车道长度包括车前空间距离以及车辆长度，其计算公式为：

$\begin{array}{c}R={\&Integral;}_{t_0}^{t_1}L\left(t\right)\mathrm{dt}\\ ={\&Integral;}_{t_0}^{t_1}[L_f\left(t\right)+L_c]\mathrm{dt}\end{array}$

其中，R表示车辆在本次出行中使用的路权，L(t)为车辆在t时刻占有的道路空间长度，L_f(t)为车辆在t时刻的车前空间距离，L_c为车辆长度，t₀为车辆驶入道路的时间，t₁为车辆驶离道路的时间，路权的单位是：公里小时。

2.根据权利要求1所述的车辆使用路权，其特征在于：道路交通状况以车流中每辆车平均可占用的路权进行衡量，车流中每辆车平均可占用的路权越大，道路状况越优，反之越差。

3.一种路权计算方法，其特征在于：

所述路权是指车辆出行过程中所占用的车道长度对出行时间的积分，其中车道长度包括车前空间距离以及车辆长度，其计算公式为：

$\begin{array}{c}R={\&Integral;}_{t_0}^{t_1}L\left(t\right)\mathrm{dt}\\ ={\&Integral;}_{t_0}^{t_1}[L_f\left(t\right)+L_c]\mathrm{dt}\end{array}$

其中，R表示车辆在本次出行中使用的路权，L(t)为车辆在t时刻占有的道路空间长度，L_f(t)为车辆在t时刻的车前空间距离，L_c为车辆长度，t₀为车辆驶入道路的时间，t₁为车辆驶离道路的时间。

4.根据权利要求3所述的路权计算方法，其特征在于：

所述车前空间距离L_f(t)，在跟驰行驶模式下，L_f(t)为道路最高限速下的最小安全距离、本车车头与前车车尾距离，两者中的较小者；在换道行驶模式下，同时占有两(多)条车道时，L_f(t)为占用的各车道中，最短车前空间距离的两或多倍；在有信号灯控制的路口行驶模式下，当车辆处于通行状态时，L_f(t)同跟驰行驶模式下的L_f(t)，当车辆处于禁行状态时，L_f(t)为道路最高限速下的最小安全距离、本车车头与前车车尾或停止线之间的距离，两者的较小者；在无信号灯控制的路口行驶模式下，L_f(t)同跟驰行驶模式下的L_f(t)。

5.根据权利要求4所述的路权计算方法，其特征在于：

根据车辆行驶位置信息和道路数据库，确定所述车辆的行驶车道信息，所述行驶车道信息包括车道的最高限速、道路等级以及路况状态。

6.根据权利要求5所述的路权计算方法，其特征在于：

所述车辆通过接收安装在车辆上的车载传感器输出的车辆行驶信息，所述车辆行驶信息包括车辆坐标信息和对应的时间、以及本车道和相邻车道的车前障碍物距离。

7.一种基于路权的道路计费方法，其特征在于：

所述路权是指，车辆出行过程中所占用的车道长度对出行时间的积分，其中车道长度包括车前空间距离以及车辆长度，其计算公式为：

$\begin{array}{c}R={\&Integral;}_{t_0}^{t_1}L\left(t\right)\mathrm{dt}\\ ={\&Integral;}_{t_0}^{t_1}[L_f\left(t\right)+L_c]\mathrm{dt}\end{array}$

其中，R表示车辆在本次出行中使用的路权，L(t)为车辆在t时刻占有的道路空间长度，L_f(t)为车辆在t时刻的车前空间距离，L_c为车辆长度，t₀为车辆驶入道路的时间，t₁为车辆驶离道路的时间；

设定所述道路费用为P，则P为：

P＝φ×η×λ×κ×τ×R

其中，φ为每车每公里小时路权的收费价格，η为车型的收费系数，λ为道路属性的收费系数，κ为车辆载重的收费系数，τ为交通路况的收费系数。