近年来,山区高速公路的快速发展有力提高了我国公路网的整体技术水平。然而,随之而来的交通安全问题也引起了政府和研究学者的广泛关注。在三维几何线形较为复杂的路段,如圆曲线路段,汽车在恶劣天气下容易出现侧滑、转向失稳等危险工况。因此,有必要针对不同的天气状况在山区圆曲线路段设置合适的可变限速,从而确保行车安全。本文首先采用能量法确定车辆横向失稳条件,依据AASHTO模型计算一定能见度和路面附着系数下的纵向安全边界,综合两者,提出圆曲线路段车辆安全边界的计算方法。其次,考虑汽车横向、横摆及侧倾运动,构建耦合Fiala-桥石非线性轮胎模型和预瞄最优曲率驾驶员模型的人-车-路闭环系统模型,借助数学工具MATLAB/Simulink进行车辆行驶动力学仿真。通过仿真,归纳出圆曲线路上超高、圆曲线半径、路面附着系数对车辆行驶稳定性的影响规律,并得到不同天气、超高以及圆曲线半径下轿车、货车的限速值。最后,通过本文方法与运行速度法、侧滑极限速度法的对比,分析了本文方法的优越性及适用范围。