收费站作为高速公路的重要组成设施,是高速公路还贷养护资金的主要来源渠道,但由于车辆在收费站需接受缴费服务从而降低了其通行能力,使其成为高速公路的瓶颈。本文通过分析收费站区域的交通特征,得到收费站通行能力和平均延误的计算方法,并对收费站车道的合理设置展开研究。首先通过分析国内外文献和调查,对收费站进行分类,并总结出收费站的整体布局设计和收费车道的相关参数。根据收费站的实地调查,展开收费站区域的交通运行情况研究,先对收费站上游路段的车速进行分析,拟合出速度变化函数,再总结出收费站区域车辆跟驰行为、换道行为和车道选择行为的特征,并得出不同车型在收费站的服务时间、离开时间和速度分布特征。其次,基于以上分析对收费站MTC车道、ETC车道以及串行收费车道通行能力进行研究,并给出相应的计算方法,通过对车辆延误的分析提出一种简单宏观的车辆平均延误计算方法。根据调查数据在VISSIM中建立收费站的交通模型和相应的参数标定,并对收费站的通行能力和平均延误的理论计算值进行仿真验证。最后,基于对通行能力的研究给出新建收费站车道设置数目的计算方法,并基于成本分析建立收费车道开启数目的模型,由此提出针对不同交通量的最佳车道开启数目的计算方法。对于未来交通量的增长,在保证收费站服务水平的情况下,提出新增收费车道和转化ETC/MTC用户比例策略,为收费站的规划设计以及运营管理提供依据。