近年来互通立交出口分流区已成为多车道高速公路交通事故频发路段,主要原因不仅包括多车道高速公路本身具有的车道多、交通流量大等特点,同时还有交通流中车型较复杂、车辆性能差异大,驾驶员安全驾驶的意识不足及部分不合理的驾驶行为。本文对多车道高速公路出口分流段事故情况、交通运行状况等进行分析,分路段基于不同技术进行分析研究,并提出针对性的优化设计建议。首先,在总结国内外既有研究成果基础上,针对多车道高速公路互通立交出口分流段的交通事故特点,分析该路段事故发生的原因及影响因素,提出多车道高速公路出口路段的前置指路标志设置距离及减速车道设置的不合理是导致该路段事故多发的主要原因,调查该路段中主线及分流车辆的行驶情况,为提出优化设计措施做准备。其次,基于元胞自动机算法,构建能够模拟驾驶员在研究路段进行变道操作的模型,并计算所需的行驶长度,根据人体工程学等理论对相应长度进行修正,以确定最后一块前置指路标志设置距离,提出指路标志设置的优化方案。再次,结合沪宁高速公路实测数据,进行符合二次减速理论的减速车道长度计算,提出减速车道设计参数的优化方案。最后,针对优化方案设计室内试验进行验证,选定合理验证参数及断定指标,通过对试验结果分析,提出多车道高速公路出口分流区的优化设计建议,并对研究中的不足及后续研究方向进行总结。