廣西高速公路超額收費(fèi)分析及彈窗提醒閾值探索

覃力更 趙子慧

摘要：針對相關(guān)人員反映目前收費(fèi)系統(tǒng)超額彈窗比例不合理的情況，文章通過對廣西高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，分析了實(shí)際收費(fèi)額大于最短路徑收費(fèi)額的收費(fèi)記錄，并得到一個相應(yīng)合理的超額彈窗閾值，使相關(guān)工作人員能夠及時準(zhǔn)確地獲取異常信息，解決現(xiàn)有收費(fèi)超額比例彈窗閾值不合理的問題。

關(guān)鍵詞：高速公路;超費(fèi);閾值

In view of the fact that the relevant personnel reflect the unreasonable proportion in overcharge popup window of current toll system，this article studies the toll data of Guangxi expressway，analyzes the charging records when actual charging amount is greater than the shortest path charging amount，and obtains a corresponding reasonable overcharge popup window threshold value，which enables relevant staff to obtain abnormal information in a timely and accurate manner，and solves the problem of unreasonable existing overcharge popup window threshold value.

Expressway;Overcharge;Threshold value

0 引言

目前，廣西高速公路收費(fèi)方式有按照車載重量收費(fèi)、按照最小路徑收費(fèi)、按照實(shí)際行駛路徑收費(fèi)等，客車的收費(fèi)額并不完全等于最短路徑收費(fèi)額。目前，當(dāng)超額比例>50%時，現(xiàn)有收費(fèi)系統(tǒng)將識別該條記錄為異常記錄。據(jù)相關(guān)部門工作人員反映，目前的彈窗閾值設(shè)置不合理，導(dǎo)致某些異常情況未能及時捕獲。本文針對收費(fèi)金額大于最小路徑收費(fèi)額的車輛進(jìn)行分析，對高速公路收費(fèi)超額比例的異常閾值進(jìn)行探究，研究50%的閾值設(shè)置是否符合廣西高速公路的實(shí)際情況;并根據(jù)歷史數(shù)據(jù)尋找一個相對合適的異常彈窗閾值，設(shè)置合理的彈窗提醒，準(zhǔn)確、及時地捕獲異常情況，使得異常信息能夠及時呈現(xiàn)，并盡可能少地遺漏異常信息。

1 理論知識概述

1.1 算法簡介

2 數(shù)據(jù)描述

本文采用2017年1月至2018年6月MTC（人工收費(fèi)）客車收費(fèi)數(shù)據(jù)、最短路徑費(fèi)用數(shù)據(jù)兩大數(shù)據(jù)源進(jìn)行分析。

3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

3.1 剔除測試數(shù)據(jù)和無效數(shù)據(jù)

2017年1月至2018年6月共有150 623 707條原始記錄，其中包含測試數(shù)據(jù)和無效數(shù)據(jù)38 935條，占原始記錄的0.025 8%。為保證分析有效性，將這部分?jǐn)?shù)據(jù)剔除。

3.2 超額記錄數(shù)據(jù)提取

經(jīng)過上一節(jié)的數(shù)據(jù)處理，共有150 584 772條有效記錄，對這部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行過濾，篩選出1 159 984條實(shí)際收費(fèi)額大于最短路徑收費(fèi)額的數(shù)據(jù)，占有效記錄的0.770 3%。

3.3 改善數(shù)據(jù)分布

數(shù)據(jù)顯示，用戶超額比例的值分布在0.066 7～76 700之間，極差為76 699.33，偏度系數(shù)為366.06。為了減小偏態(tài)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行l(wèi)og transformation，轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)偏度系數(shù)減小為0.74，調(diào)整前后的分布圖如圖1所示，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)偏態(tài)得以糾正。

4 數(shù)據(jù)分析過程和結(jié)論

4.1 超額記錄數(shù)據(jù)描述統(tǒng)計分析

4.1.1 車型分析

根據(jù)車型進(jìn)行劃分，得到超額記錄中的車型統(tǒng)計表如表1所示，其中1型車占比最大，為97.80%，2型車占比0.38%，3型車占比0.28%，4型車占比1.54%。

4.1.2 異常記錄分析

在所有有效超額記錄中，共有183 377條異常記錄，占比15.95%。對其中異常原因進(jìn)行分析，得到表2。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)超費(fèi)的車輛大部分為“不一致”記錄，占不正常記錄的89.77%。

4.1.3 支付方式分析

對所有有效超額記錄的支付方式數(shù)量統(tǒng)計如表3所示，大部分車主選擇現(xiàn)金的方式進(jìn)行支付，占比95.77%，還有部分車主選擇了儲值卡、記帳卡以及移動支付的方式進(jìn)行支付。

4.1.4 行駛路徑分析

對超額記錄的車輛行駛路徑進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果顯示安吉東站至宜州西站、柳州東站至桂東站、桂東站至柳州東站3條行駛路徑的車輛數(shù)均>10 000，占比分別為0.97%，0.93%，0.90%，表4為超額記錄中行駛車輛數(shù)最多的10條記錄。

4.2 超額彈窗提醒閾值分析和探索

按照原標(biāo)準(zhǔn)，超額比例>50%時進(jìn)行彈窗提示。據(jù)統(tǒng)計，按原標(biāo)準(zhǔn)共有27 627條記錄的超額比例>50%，占比2.381 7%。

為了更合理地將異常超額記錄進(jìn)行彈窗提醒，本文運(yùn)用K-sigma模型進(jìn)行異常檢測，根據(jù)3σ準(zhǔn)則，數(shù)值分布超過（μ-3σ，μ+3σ）的數(shù)據(jù)屬于異常數(shù)據(jù)，應(yīng)該將這部分異常數(shù)據(jù)予以彈窗提醒，其中μ為數(shù)據(jù)均值，σ為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差。根據(jù)廣西高速公路實(shí)際需要，選取>μ+3σ的區(qū)間進(jìn)行彈窗提醒。經(jīng)過計算，當(dāng)超額比例>126.746 6%時，應(yīng)該對相關(guān)工作人員進(jìn)行彈窗提醒，共有9 738條記錄屬于異常數(shù)據(jù)，占比0.839 5%。設(shè)置該閾值進(jìn)行彈窗提醒，能夠讓相關(guān)工作人員更準(zhǔn)確地捕獲異常情況。

根據(jù)車型對數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，得出不同車型的超額比例分布圖如圖2所示，由圖2可以看出不同車型的數(shù)據(jù)分布不相同，因此考慮根據(jù)不同車型建立K-sigma模型獲取相應(yīng)的異常閾值。

經(jīng)過計算，不同車型的異常閾值如表5所示，對收費(fèi)軟件根據(jù)不同車型設(shè)置不同閾值，能夠更準(zhǔn)確地捕獲異常情況。

5 結(jié)語

經(jīng)過以上數(shù)據(jù)分析可知，實(shí)際收費(fèi)額超過最小路徑費(fèi)用的客車大部分為1型車輛，大部分車主都選擇現(xiàn)金支付的方式支付通行費(fèi)，少部分車主選擇儲值卡、記帳卡、移動支付的方式進(jìn)行通行費(fèi)的支付。在異常記錄中，大部分車輛存在“不一致”的情況。超額記錄沒有太集中于某個路徑，每個路徑的超額車輛比率占比均未超過1%。

通過對車輛超額比率異常值的檢測和閾值的探索可知，不同車型的超額比例分布各不相同，因此根據(jù)不同車型設(shè)置不同的閾值能夠更準(zhǔn)確地捕獲異常情況。經(jīng)計算，1型車的異常閾值設(shè)置為125.962 3%;2型車的異常閾值設(shè)置為419.974 4%;3型車的異常閾值設(shè)置為142.865 7%;4型車的異常閾值設(shè)置為82.637 2%，比原來的50%異常閾值更為合理。

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