收费站是高速公路的重要组成部分,同时也是高速公路拥堵常发的瓶颈区域。由于信息不对称,收费站用户需求与车道通行供给之间存在着动态变化的矛盾,导致收费站拥堵加剧,直接影响高速公路整体的服务质量和服务水平。为提高高速公路收费站区域服务效率,减少拥堵情况对收费广场及上游主线的影响,本文基于实时交通状态对收费区域进行智能管控方法研究。本文首先基于济南市港沟收费站历史收费交易数据和ETC门架过车数据分析混合收费站单日交通量需求变化、车流流向和ETC、MTC车辆构成,并通过现场调查明确了不同收费方式的服务时间分布。其次,对混合收费站拥堵状态预测方法进行研究,基于路段几何线形、可变限速控制和ETC、MTC车道分流特性对收费站交通状态的影响,构建了适用于高速公路收费站区域的元胞传输模型,并根据收费站实际运行过程中的交通流特性设计了元胞划分和参数标定及校验方法。接下来,基于模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）设计了结合可变限速控制和动态车道配置的闭环反馈收费站管控策略,提出了服务不均衡系数指标以衡量收费站整体服务水平,并将其作为控制约束进行优化设计。为验证控制方案的可行性,选取了济南市港沟收费站实际交通需求场景进行验证分析。结果表明,本文所提出的基于MPC的收费站拥堵控制框架可以针对高峰交通流变化给出满足收费站拥堵控制需求的管控方案,同时方案可以在减小总行程时间的基础上,提高区间平均速度并降低路段交通密度,减小高峰期间收费站拥堵情况对上游主线车流的影响,形成了合理的收费站实时拥堵管控策略,显著提升了收费站的服务效率。