姚兴贵 赵陆挺 徐正阳 张 超 薛良松

(安徽农业大学工学院， 合肥 230036)

某高速收费站广场设计存在以下不足：(1) 收费方式单一。只设计了人工收费方式，未设计半自动收费(磁卡收费)、全自动收费(不停车收费)等收费方式。(2) 未考虑出口车道容量。为了保证在入口区的吞吐量，在入口区增建了收费亭。收费亭过多，导致出口区车流量增加，而出口车道容量有限，这样很容易造成交通堵塞，从而降低收费站的吞吐量。(3) 未考虑施工成本和事故率。收费亭数量较多，一方面使收费广场的占地面积增大，建设成本上升；另一方面增加了车辆的车道合流次数，容易造成事故的发生。(4) 未考虑车辆类型的多样化发展趋势。随着科技的进步，今后将出现更多类型的自动驾驶车辆。高速收费广场必须适应这种发展趋势[1]。

在不能改变原有公路车道的条件下，如何合理设计收费站广场，保证车辆的顺利通行是亟待解决的问题。本次研究将根据高速收费站广场车辆进出口情况、行驶方式及收费方式，对收费站广场进行优化设计[2]。

1 理论与算法

1.1 排队论

排队论提供了一种对服务对象到来及服务时间进行统计研究的方法，可用于统计相关数量指标(等待时间、排队长度服务时间长短等)的变化规律。根据这些规律，可以改进服务系统的结构或重新组织被服务对象，使得服务系统既能满足服务对象的需要，又能使机构费用支出的经济性和合理性最高，或使某些指标达到最优。……