基于排队论模型的收费站拥堵现状仿真研究

杜忠杰+张雷+李静+杨俊文

摘 要：在高速路中道路容量通常受制于收费站的交通能力，然而近年来随着车辆数量和交通流的增加，高速公路进出口收费站出现了日益拥堵的状况，收费站成为了高速路交通中的障碍。该文针对高速公路中收费站拥堵问题，在排队论模型的基础上分别对收费亭数量和收费方式进行元胞自动机仿真和VISSM仿真，并通过仿真的结果对实际情况做出分析。

关键词：收费站拥堵 元胞自动机 VISSIM

中图分类号：U49 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（c）-0137-02

高速公路收费站是公路交通流的瓶颈，收费站的通行能力直接影响到公路的整体通行能力。从而在总体上影响交通的畅通程度。因此研究高速公路的收费站通行能力，是解决高速公路车辆拥堵情况的有效途径，同时也是收费站设计的根本依据。目前的高速公路收费方式主要有MTC（人工半自动收费车道）与ETC（电子不停车收费系统）。MTC是公路半自动车道收费系统的简称。当汽车驶入MTC车道中时，通过汽车自动分类系统进行分类，进行收费操作之后放行。而ETC专用车道相对于MTC来说更加智能，为不停车电子收费车道。在车辆通过收费站时，就能够与收费系统发生信息交换，完成收费行为，进而达到快速通过的目的。

1 车辆排队模型

可把排队系统看作是由m个M/M/1系统组成。令为车辆接受服务的概率在t时刻，为单位时间到达车辆数，为收费站的平均服务能力；且。根据排队论，可得：

根据几何级数收敛公式，可得：