高速公路收费站是高速公路的瓶颈区域,在交通工程学中对其研究的方法主要有实测法、解析法和仿真研究的方法,这三种方法相比较而言,仿真研究的方法以其直观性和形象性被交通工程学者所广泛采用。基于此,本文主要研究高速公路收费站微观交通仿真方面的内容。本文分析了车辆在高速公路收费站附近区域的运行特性,对国内外关于高速公路微观交通仿真研究成果及相关模型进行了总结和比对,设计了符合高速公路收费站附近区域交通流特性的道路设施模型、车辆生成模型、车辆跟驰模型、车道变换模型等一系列微观交通仿真模型。在比选和改进原有模型的基础上开发了高速公路收费站微观仿真系统(TollSim), TollSim共分六个模块：道路设施模块、车辆生成模块、车辆行驶模块、收费模块、指标统计模块和指标显示模块,以二维动画演示的方法模拟收费站附近区域的车辆运行状况。本文以广州南沙港快线仑头收费站的实测及模拟数据分析了TollSim的不足之处并进行了改进。本文核心内容涉及道路设施模型的建立、微观跟驰模型的选择和改进、车辆停驶模型的设计、判断型车道变换模型的设计以及高速公路收费站微观交通仿真系统(TollSim)的开发与设计。