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近年来，我国高等级公路发展迅速，截止到2012年底，我国高速公路的通车里程已达到97355公里，比2011年增长14.6%。而我国自1984年以来实行“贷款修路、收费还贷”的政策，主要对二级以上的高等级收费公路征收道路通行费，收费系统的运营管理直接关系到公路的通行效率和经济效益。《交通运输“十二五”发展规划》明确提出了“落实建设‘两型’社会发展战略，加快构建绿色交通运输体系”的发展目标，而我国收费系统交通阻塞、安全和环境问题日益突出，车辆经过收费系统的车辆经常处于“时走时停”和排队等待状态，能耗损失严重。有关研究表明，超过20%的原油消耗和空气污染是由于交通拥堵和“时走时停”交通引起的，车辆速度由40km/h减小到10km/h，燃料消耗将增加2～4倍。电子不停车收费（ETC）系统虽然可以提高收费站的通行能力，但在我国的经济发展水平和应用条件下还难以普及，我国的缴费主体车辆仍然是人工收费车辆（MTC）。复式收费模式在原有的收费设施基础上添加了多套收费设施，实现了单车道可以对多辆车进行收费，大大减少了收费系统的投资，而有效提高了收费系统的通行能力，降低了车流能耗。本文以元胞自动机经典NaSch模型为基础，结合复式收费站车辆的运行特性，建立了复式收费站车辆状态演化的更新规则；另外，鉴于收费站车流行驶状态的特殊性，本文对传统车辆能耗模型进行了改进，加入了车辆停车怠速状态下的空盘能耗损失因素；最后，构建了复式收费站车流和能耗多维CA仿真模型，在此基础上探讨了MTC/ETC车流和复式收费岗亭（节点）使用规则对复式收费站单车道交通流和能耗的影响，得出了如下结论：（1）混合车流比例系数R、空盘能耗取值Es、车辆最大速度Vmax、收费滞留时间Tw和随机慢化概率p对复式收费站车流和能耗的影响混合车流包含MTC车辆时，各流量曲线都出现2个峰值，第二个峰值为曲线的最大流量，R、Tw、p值越大，车辆在复式收费站附近的堵塞越严重，车流越不容易从阻塞相向自由流相转变，Vmax影响下的最大流量相差不大；R、Tw、p、Vmax、Es越大，车辆的总能耗Ed越大，空盘能耗Eds的走势与总能耗一致。（2）收费岗亭个数M、收费岗亭设置位置、有效收费岗亭排列方式对复式收费站车流和能耗的影响复式收费站的通行能力随着M的增加而增大，增幅减小，临界个数为M=7个，最大流量比传统收费站提高约50%。收费岗亭设置位置对复式收费站交通流没有影响，有效收费岗亭排列方式中，来车方向的第一个岗亭间距越大，最大流量越大，但也存在临界值。M值越大，复式收费站总能耗越低，降低的幅度也在下降。收费岗亭的设置位置与排列方式对车流能耗影响不大。