高速公路具有舒适、通行能力高、运输成本低、经济效益好等特点，现已成为我国综合交通运输系统的重要组成部分。然而，高速公路在带给人们高效、快捷、方便的同时，也带来了交通事故多发等负面影响。车速是驾驶员与动态的交通系统相互作用的直接表现，速度与交通安全有着非常密切的关系。限速作为车速管理的主要手段，实质上是对驾驶员认知环境的修正。因此，限速对提高高速公路安全性有着非常重要的意义。驾驶员是交通系统中的主体，存在生理、心理上的复杂性，其信息处理过程和对标志的认知能力，对限速标志能否有效发挥其制约性起着重要的作用。本文依托西部交通建设科技项目“公路交通标志视认性及设置有效性研究”，对高速公路上限速标志的设置有效性进行分析。基于认知心理学和人机工效学对驾驶员处理交通信息的过程，人—车—路—环境系统进行研究，提出了限速标志设置有效性应综合考虑道路环境、交通流等多种因素。并依托“三福高速限速研究”项目，以三福高速为例，从交通量组成、实际运行速度以及设计速度与运行速度协调性等方面，进行了大量的实际调研和问卷调查工作。在数据分析的基础上，对三福高速公路限速值和限速方案进行确定，并提出三种限速方案。此外，本文还对限速标志对驾驶员行为产生的影响进行了进一步的理论和实际研究，建立了驾驶员在限速标志影响下的速度选择模型和基于驾驶员认知心理的车辆跟驰模型，并给予了标定及验证，为深入研究限速标志提供了理论基础。