高速公路收费站是高速公路交通的瓶颈路段,随着我国ETC (Electronic Toll Collection)电子不停车收费技术的快速发展,ETC和MTC混合式收费站成为我国高速公路收费站的主要形式。收费站经过合理ETC车道改建后,将在提高通行能力、降低车辆延误、减少能源消耗与尾气排放等方面发挥巨大作用。论文全面分析了影响收费站交通特性的主要因素,探讨适合我国国情的收费站ETC车道设置方案,基于通行效用,对社会效益指标进行量化,从而对不同方案进行比较。首先,论文梳理了高速公路收费站及ETC收费车道系统的基本概念,对其分类标准和基本组成做了详细论述,为下文理论研究、调查分析和仿真建模奠定基础。其次,在分析车辆与驾驶员在高速公路收费站行为特性的基础上,论文对车辆到达分布及MTC、 ETC车辆在收费站处的服务时间、离开时间、延误时间的分布模型进行细致研究,并利用实测数据加以验证。基于理论分析法,分别给出MTC、ETC单车道及多车道通行能力的计算模型。再次,论文研究收费车道数量、位置、车型、ETC车辆比例等因素对收费站交通特性的影响。在此基础上,给出ETC车道社会效益成本的计算方法,构建基于通行效用的高速公路收费站综合效益评价模型。最后,论文利用VISSIM对高速公路收费站进行建模和仿真,分析ETC车道数、ETC车道位置和ETC车辆比例等因素对收费站交通特的影响。基于正交试验研究影响收费站ETC车道设置因素的主次顺序,并给出不同类型收费站最优ETC车道设置的计算方法。在此基础上,以沪杭甬杭州主收费站为例,比较不同ETC车道设置方案的交通性能和综合效益,提出针对现状及未来不同状况下收费站ETC车道的设置建议。