Peningkatan pembangunan infrastruktur jalan, termasuk jalan tol, bertujuan untuk memfasilitasi mobilitas yang cepat bagi pengguna jalan. Namun, sistem pembayaran di gerbang tol yang masih menggunakan metode e-money dapat menyebabkan kemacetan, terutama pada volume kendaraan yang tinggi. Penelitian ini berfokus pada evaluasi kinerja Gerbang Tol Karanganyar yang memiliki 5 gardu tol (2 gardu masuk dan 3 gardu keluar) dengan volume lalu lintas sekitar 11.438 kendaraan per hari. Saat ini, gerbang tol menggunakan sistem pembayaran e-money yang mengharuskan kendaraan berhenti untuk melakukan transaksi. 

Studi ini membandingkan kinerja gerbang tol menggunakan sistem e-money dengan sistem Single Lane Free Flow (SLFF) dan Multi Lane Free Flow (MLFF) melalui simulasi menggunakan perangkat lunak PTV Vissim. Penelitian ini menggunakan dua metode, yakni metode survei guna mengumpulkan data detail di lapangan dan metode analisis yang dilakukan dengan bantuan perangkat lunak PTV Vissim. Setelah data-data terkumpul, selanjutnya dilakukan pemodelan base model dan analisis dengan menggunakan PTV Vissim. Pada base model yang telah dibuat dilakukan proses kalibrasi dan validasi guna memperoleh hasil yang akurat dan representatif. 

Dalam proses kalibrasi dilakukan pengujian statistik Geoffrey E. Havers (GEH) terhadap volume kendaraan. Kemudian, dalam proses validasi dilakukan pengujian perbedaan relatif terhadap waktu tempuh kendaraan.  Hasil simulasi menunjukkan bahwa pada kondisi eksisting dengan sistem e-money, terjadi tundaan sebesar 78,53 detik pada arah masuk dan 41,57 detik pada arah keluar, serta panjang antrean rata-rata sebesar 137,76 meter pada arah masuk dan rata-rata 71,98 meter pada arah keluar. Dengan simulasi sistem SLFF, tundaan menjadi 7,55 detik pada arah masuk dan 5,95 detik pada arah keluar, panjang antrean rata-rata berkurang menjadi 41,5 meter pada arah masuk dan 36,33 meter pada arah keluar. Sementara itu, simulasi sistem MLFF menghasilkan kinerja terbaik dengan tundaan sebesar 2,78 detik pada arah masuk dan 2,31 detik pada arah keluar, serta panjang antrean menjadi nol meter baik pada arah masuk maupun keluar. Kesimpulannya, penerapan sistem MLFF di Gerbang Tol Karanganyar dapat secara signifikan mengurangi kemacetan dan meningkatkan efisiensi lalu lintas dibandingkan dengan sistem e-money dan SLFF.