高速公路是经济高度发展的必然产物。作为现代化交通基础设施,高速公路以其通行能力大、行车速度高和安全等显著特点,已经成为了适应现代产业结构发展需要的骨干运输方式和重要运输通道,而收费政策正是筹集高速公路建设资金的根本保障。随着联网收费系统的普及和电子收费系统的应用,我国高速公路收费系统的研究已经接近于国际先进水平,本文在分析高速公路联网收费系统和电子收费系统的基础上,结合实际深入研究了各自的优化技术。在联网收费方面,结合山东省实际情况,提出了联网收费的两种基本模式以及计算机联网的拓扑结构;提出了环形路网的路径识别、通行卡管理优化、车型判别以及车牌号管理等方面的优化措施;建立了高速公路收费费率的双层规划模型,利用遗传与模拟退火混合优化算法,对模型进行了求解,不仅保证了道路经营者能实现财务目标,而且能有效地均衡路网交通流量。在电子收费方面,将基于博弈论的多源信息融合技术应用到车辆身份识别子系统中,从电子标签、数码相机图像和动态称重重量等多源信息出发,应用以局中人、策略和支付三者为基本要素、以目标识别或局势评估为核心功能的通用博弈融合模型,在博弈思想的指导下,提出了以贝叶斯网络为基础的问题表示及求解方法,在实验中与基于D-S证据理论信息融合技术的识别结果及传统的车牌识别结果进行对比,取得了良好的验证效果;为制定合适的费率折扣,合理使用和推广ETC技术,对费率折扣与ETC技术选择概率、系统平均延误以及系统成本增量与效益增量之比的关系进行了分析,并在此基础上分别建立了以系统平均延误最小和系统成本增量与效益增量之比最小为目标的费率折扣优化模型,应用黄金分割法对模型进行优化求解,可计算得出给定车道配置情况下的最佳费率折扣值。