摘要：收费站的通行能力直接影响着高速公路的通行能力。随着高速公路通行量逐渐增加，电子不停车收 费系统(ETC)通道车辆占比加大，现有收费站出现了效率低下，通行能力不匹配的问题。针对此现象，本文 提出了高架式双层收费站模型，并综合考虑了收费站的建设成本、通行能力以及车辆的平均排队时间等因 素，建立层次分析法改进的综合评价模型，实现对收费站通行性能的分析。仿真结果显示，在车流量较大， ETC 通道车辆占比达到 35%及更高时，建设高架式双层收费站可以使得通行能力增加 550 辆每小时以上， 车辆的平均排队时间减少 1.2 分钟以上，虽建设成本增加，但综合性能得到提高。
关键词：高架式双层收费站；改进综合评价模型；电子不停车收费系统
收费站作为高速公路的必经之处，其通行能力直接影响到高速公路的通行能力，其服务水平 直接影响到高速公路的社会形象 [1]。而随着我国经济的迅速发展，高速公路的通行压力逐渐增大， 在众多收费站中，车辆阻塞严重，大大影响了收费站的通行效率。近年来建设的 ETC 通道使得车 辆无需停车缴费，缩短了服务时间，使得收费站的通行效率有所提升。
而在目前的收费站设计中， ETC 通道往往由原来的普通车道改建而成，且大多采用了 ETC 与普通通道混合的方式，使得 ETC 通道并非专用通道，效率降低。 在目前对于收费站设计的研究中，刘维维通过对 M/M/n 和 M/M/1 排队理论的分析,建立了高 速公路收费站台设计的排队论模型，给出了高速公路收费亭数目设计的理论依据 [2];丁创新根据 不同类型收费站的特征参数,应用排队论模型计算出各种类型收费站的基本通行能力 [3]；赵述捷 以 ETC 收费通道交通流数据为依据，分析并评价了 ETC 通行能力以及收费通道开启数目对收费站 通行能力的影响 [4]；程俊龙研究了 ETC 与 MTC 混合式收费站，提出了其通行能力的计算方法，并 指出了混合方式会使得收费站通行能力下降 [5]；潘红分析了高速公路 ETC 收费站的车流特性，并 利用 Visual C++进行了仿真计算，得到了 ETC 使用率、车道类型和数量、MTC 车辆干扰等因素 对车流的影响 [6]；Hassan T. Abdelwahab 证明了收费通道的容量和支付方式明显影响着平均耗时 和最大队排队长度，并给出了收费亭数量的建议 [7]。这些研究对现有收费站的优化起到了一定作 用，但没有解决混合通道带来的效率低下问题。
本文在这些研究的基础上，创新性地提出了高架式双层收费站模型，将高架通道设计为 ETC 专用通道，充分利用收费站的纵向空间，使得 ETC 通道车辆的通行效率大大提升,并比较了新设 计方案与现有设计方案的性能。在 ETC 通道车辆占比逐渐增大的今天，高架式双层收费站的设计 具有更好的性能表现。
作者：钟雷