收费站对高速公路交通流能耗的影响*

0引言

【研究意义】随着人们生活水平的提高，私家车越来越多，加之国家节假日高速免费措施的实施，高速公路上的车辆越发密集。车辆在收费站停车交费时，务必会对后车的行驶造成一定程度的阻碍，而随着道路上车辆密度的增大，很容易造成交通拥堵，收费站拥堵已成为道路交通瓶颈之一。而且，在交通拥堵状况下，车辆跟车行驶会频繁的制动、起动、加速、减速等，致使能源消耗增加、尾气排放量增大。为了减少车辆在收费站的滞留时间，提高收费站路段的通行能力，交通运输部正在分期分批有步骤地推进全国电子收费系统(ETC)联网工程，计划在2015年年底基本实现全国ETC联网，建立全国ETC联网运营管理机制。截止2015年9月广西已有126个收费站，254条ETC车道(占全区收费站的60%左右)实现ETC全国联网[1]。但是，已设置ETC通道的道路比例仍然有限，而且已办理ETC卡的车辆并不多，加之ETC通道的收费系统时常出现不能识卡现象，使得人工收费通道仍有必要。因此，研究如何提高高速公路收费站路段的通行能力，尽量避免交通拥堵、减少汽车能源消耗有一定意义。【前人研究进展】元胞自动机交通流模型是定义在离散、有限状态的元胞空间，按照一定的局部规则，在离散的时间维度上演化的动力学系统[2]。该模型具有复杂计算功能、固有的并行计算能力、高度动态、高度灵活性等特征，在模拟复杂的交通运输系统的时空动态演变方面具有强大的功能[3]。……