高速公路主线收费站往往是高速公路的交通事故黑点,并且一旦发生交通事故对后续车辆的影响与损失程度也明显高于高速公路普通路段。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。一方面ETC车道与MTC车道共存将对车辆经过收费站的换道过程产生重要影响,另一方面传统的主线收费站设计参数已经不再适用于ETC车道的大量出现。论文全面分析了影响主线收费站交通安全的主要因素,基于车辆换道过程从行驶安全性角度探讨最优的ETC车道设置方案与收费广场几何设计参数。首先,论文对收费站分类与结构组成、影响主线收费站的安全因素进行了系统的梳理与分析,并对不同ETC车道设置方案下的车辆换道过程进行了细致的分析,为下文理论研究和仿真建模奠定坚实的基础。其次,基于驾驶员经过主线收费站时的标志识别、换道等过程定义ETC主线收费站安全距离与ETC标识前置安全距离,并建立理论计算模型,探究ETC车道设置与收费广场渐变率关于安全距离的函数关系。再次,论文基于安全距离理论计算过程,确定经过主线收费站的ETC用户的行车轨迹,建立三维道路模型,在ADAMS仿真软件中与驾驶员模型、车辆模型共同构成人-车-路系统仿真模型,选取相应的指标对主线收费站的不同设计方案的安全性进行评价。最后,论文利用已经建立的安全距离模型与人-车-路系统仿真模型对南京市的一个主线收费站的安全性进行评价,并根据评价结果给出合理的改善建议与措施。