随着我国公路货运比例的不断增加,客货混行导致的道路通行能力降低、交通事故多发等影响愈发显著,根据客车与货车车辆尺寸与动力性能的不同,建设客货分离的高速公路成为未来发展趋势。国内对客货分离的研究多借鉴国外成果,由于我国道路交通运行特点与国外不同,还需针对我国道路情况对客货分离设置技术进行研究。本文以多车道高速公路为研究对象,对其客货分离设置的一系列问题进行系统研究。论文建立了客车车道、客货混行车道以及货车车道的通行能力计算模型,并基于此提出客货分离设置条件。通过分析实测数据呈现的规律建立适应我国道路交通组成特点的速度—密度模型,进而建立客车车道、客货混行车道以及货车车道的通行能力计算公式;提出了适用于我国高速公路的客货分离设置方式;基于不同车道的通行能力计算模型,结合客货分离设置方式,建立道路总体通行能力计算模型,提出客货分离的设置条件;并通过建立不同客货分离方式的元胞自动机模型,对交通流具体运行规律进行探讨,验证了提出的客货分离条件的合理性。提出不同客货分离方式连接过渡段的设置技术。根据不同客货分离方式连接过渡段的交通运行特性,分析了影响连接过渡段交通流稳定的主要因素为交织运行与换道运行。针对车流交织运行,构建包含过渡段长度、交织流量比、单向车道数及货车车道数的过渡段交织区通行能力计算公式,以达到过渡段最大通行能力的三级服务水平交通量为边界条件,确定了基于交织运行的连接过渡段最小值;针对换道运行,以车辆行驶在最不利车道为前提,建立了车辆换道模型,提出了基于安全换道的连接过渡段长度最小值。提出客货分离路段出口设置技术。结合客货分离路段客货车运行特性,分析影响出口交通运行的主要因素是货车的屏障效应,确定了识别货车屏障效应的二维参数,并采用离线聚类界定了产生屏障效应的条件。根据货车屏障效应建立了基于屏障强度的临界可插入间隙值计算模型,基于此,建立客车最大分流交通量计算模型与等待可插入间隙的平均等待时长计算模型。最终得到货车车道在不同交通流密度下的客车最大分流交通量、同向隔离开口段长度建议值、以及同向隔离开口终点位置距离分流点长度建议值。提出客货分离路段入口设置技术。基于货车屏障效应和临界可插入间隙理论,建立一次汇入区域以及二次汇入区域的最大合流交通量计算模型,从理论层面讨论了客车交通系统、货车交通系统与匝道交通系统的相互影响关系。并以断面平均速度和平均延误为评价指标,进一步量化三系统关系,提出了保障合流区最大通行效率的三系统协调控制条件。提出不同客货分离方式的入口设置形式,并得到加速段长度、同向隔离开口段长度,以及加速段终点至同向隔离开口段起点长度建议值。论文的研究成果为客货分离路段的建设提供理论依据,可以较系统地指导我国现阶段高速公路客货分离设置。