天气是影响高速公路交通安全和效率的重要因素之一。不良天气导致事故频发和道路封闭,给人们的生命安全和经济财产造成了巨大损失。本文在大量查阅国内外关于交通气象和道路管理研究文献的基础上,设计了基于实时天气信息的高速公路变限速管理系统。本文首先分析了不良天气对道路交通的影响。研究发现在不良天气的影响下,有效视距和道路附着系统显著降低是导致道路交通安全性能下降的主要原因。然后本文以有效视距和道路附着系数为主要参数,设计了高速公路车辆充分安全速度和防追尾安全速度的计算模型,并以此为基础制定了不良天气下高速公路变限速规则。仿真实验表明,当道路通行条件发生变化时,实施高质量的变限速管理可以起到平滑交通流、降低事故发生机率和缓解道路拥堵的作用。为更好得实施高速公路变限速管理,本文设计开发了基于ZigBee无线网络和GPS测速定位技术的车载变限速装置。该装置能够依据路边自动气象站监测的气象数据及时调整限速值,引导和监督驾驶员执行当前的限速标准。当车辆超速时,车载装置能够自动记录下超速行为,并且提醒驾驶员降低速度。最后针对车载变限速装置的功能特点,设计了高速公路变限速管理信息系统。借助该管理信息系统,管理人员可以查看车载装置中记录的车辆行驶数据,了解车辆的行驶状况,从而加强对车辆行为的管理,提高变限速管理的效果。本文设计的高速公路变限速管理和实施方法,在应对突发性高、覆盖面小的恶劣天气时更加灵活准确,是对现有的高速公路气象灾害预警系统的完善和补充,对保障高速公路交通安全和道路通畅具有积极的作用。