随着社会经济的进步，我国的高速公路里程也在迅速增长。高速公路收费站作为高速公路的瓶颈区域，其通行能力远小于高速公路基本路段，制约着高速公路整体的通行能力和运行效率。对高速公路收费站的交通流特性进行分析，有助于探求优化交通流的措施，提高高速公路收费站的通行能力和运行效率。本文以经典交通流理论和排队论的理论基础，选取淮安南收费站(G25长深高速入口)的交通流做为研究对象，统计到达车辆的车型比例、各车道交通量。利用概率统计方法分析了车辆到达频率、车头时距分布、服务时间分布。并以此为基础，粗略估计了各车道的通行能力，并基于此给出了不同到达交通量时的车道设置方案。最后，分析了影响车辆运行的因素，结合淮安南收费站具体的情况提出了一些优化交通流的建议。关键词 高速公路收费站，交通流特性，概率统计，排队论，优化设计
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3 研究思路 2
1.4 研究框架图 2
2 相关理论及背景分析 3
2.1 交通流参数 3
2.2 交通流的概率统计分布 3
2.3 排队论 6
2.4 高速公路收费站相关问题概述 7
3 高速公路收费站交通流特性分析 9
3.1 淮安南收费站概况 9
3.2 收费站附近交通行为概述 10
3.3 车辆到达分布模型 13
3.4 车头时距分布模型 15
3.5 车辆收费时间分布 16
3.6 通行能力分析 20
4 高速公路收费站交通流的优化 22
4.1 高速公路收费站交通流的影响因素。 22
4.2 淮安南收费站区域交通流的影响因素 24
4.3 优化高速公路收费站的建议 24
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
1 绪论
1.1 研究背景
社会经济的快速增长，带动了高速公路的迅速发展，高速公路具有行车速度高、干扰少、安全系数高、运行效率高等优 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: @351916072@ 
点。因此在社会运行中发挥着越来越重要的作用。截止到2017年，我国高速公路里程达到13.65万公里[1]。
虽然高速公路得到了迅速的发展，但交通需求也随着社会的发展在迅速的增长之中。因此，交通需求与通行能力出现了矛盾。高速公路收费站是高速公路的瓶颈，制约着高速公路整体的运行效率[2]。在高峰时期，高速公路收费站区域会出现排队现象，这一方面影响了驾驶员和乘客的心里感受，车辆也会因为频繁的启动制动降低使用性能、缩短使用寿命，另一方面，大量汽车尾气的排放会对周围环境造成负面影响且给路面增加了损坏的风险。因此，高速公路是制约高速公路通行能力和车辆运行效率的关键区域。
目前，在高速公路收费系统中，包括我国在内的世界许多国家都在大力推行电子不停车收费系统（ETC）。ETC收费方式的出现，在一定程度上缓解了高速公路收费区域的拥堵问题，提高了车辆在收费区域的运行效率，车辆经过时只需减速通过，不必停车等候再重新启动，节省了原本在半人工自动收费方式（MTC）所需耗费的时间。减少了延误[3]。但是，由于ETC收费方式在我国还未达到全面推广，大多数车辆还未安装ETC收费装置，由于种种原因，ETC在我国的推广还需要经历很长一段时间以及诸多障碍，所以传统的MTC收费方式在我国依旧是主要的收费方式。在高速公路收费广场，MTC收费通道一般多于ETC收费车道。但是，ETC收费方式的出现改变了过去收费站区域的车辆运行情况[4]。所以对于收费站区域交通流的情况，则需要对两类车道分别研究，对于高速公路收费站的通行能力，也需要在经典的交通流理论和道路通行能力理论的基础上进一步探索和分析。
1.2 研究意义
高速公路对于社会经济、居民出行的影响是多方面的，它较好的满足了社会日益增长的交通需求，缩短了人们的出行距离，加快了货物运输的效率，降低了社会生产成本，为社会间接带来了巨大的经济效益。但不可避免的，交通拥堵、交通安全等一系列问题也随之出现。高速公路收费区域是整个高速公路系统的重要组成部分，也是高速公路运行的瓶颈，影响着整个高速公路的交通流和车辆运行情况。对于收费区域交通流特性进行分析研究，可以探究收费区域目前存在的问题、发现制约其通行能力和运行效率的瓶颈、分析车道设置的合理与否以及探究不同车辆车型比例对于收费站运行情况的影响。对于提高通行能力和运行效率具有十分重要的意义。有助于高速公路更好的发挥它的社会效益和经济效益。
1.3 研究思路
本文将根据现有的交通流理论和高速公路收费站交通流特性的研究基础上，以淮安南收费站（G25长深高速入口）的交通流为研究对象，通过到现场观察车辆运行情况以及对对通过车辆进行录像，结合视频采集数据，分析车辆的到达特性、各个收费通道通过的交通量、不同MTC通道的服务时间以及车辆的排队情况等，从而计算开设不同数量及不同ETC比例的收费通道设置方案提供的最大通行能力。从而确定不同到达交通量所应设置的收费通道设置方案。另一方面，分析影响高速公路收费站交通流的共性因素，结合淮安南收费站的周围设施，分析影响该高速公路收费站交通流影响特性的因素，并针对这些因素提出一些优化建议。
1.4 研究框架图

图1.1 研究框架图
2 相关理论及背景分析
2.1 交通流参数
交通流运行状态的定性、定量特征称为交通流特性，用以描述交通流特性的一些物理量称为交通流参数。交通流的基本参数有三个：交通量、速度、密度，也称为交通流三要素。常用的交通流参数还有车头时距、车头间距[5~8]。
1.交通量
交通量是指，在选定的时间段内，通过道路某一地点、某一断面或某一车道交通体的数量。交通量反应了道路交通流在数量方面的特性。本文对比了不同收费车道的交通量。
2.速度
当车辆驶入MTC收费亭停车缴费时，速度降为0，经过ETC收费车道时，速度降到20km/hy以内
3.交通密度
交通密度是指在单位长度的车道上，某一瞬时所存在的车辆数，一般用辆/(km车道)表示，由于高速公路收费站区域尤其是收费亭附近的交通流的特殊性，车辆排队情况和交通强度更适宜描述交通流的特性，因此本文不涉及交通密度。
4.车头时距与车头间距

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