近年来,随着城市交通问题的日益严重,快速路逐渐成为解决交通问题的主要方法之一。然而,随着城市机动车保有量急剧增加使得快速路出现了车辆运行速度低、燃油消耗增加、空气污染严重、运行效率低等问题。城市快速路的管理控制受到了国内外学者的关注,目前对城市快速路管理策略的研究主要集中在快速路基础设施修建的原则、交通流量诱导系统、匝道口控制等方面,而对于城市快速路可变限速的研究正处于起步阶段,因此如何根据快速路的交通流状况,制定合理的可变限速控制策略以及可变限速值,保证快速路安全、快速、高效的运行,是本文研究的主题。本文研究旨在通过对城市快速路交通特性分析,分别建立城市快速路夜间、平峰时段、高峰时段、事故时段的可变限速模型,为城市快速路各时段制定合理的可变限速值奠定基础。基于此目的,本文首先对可变限速的控制策略与实施情况进行综述,总结现有可变限速模型的优缺点。然后对城市快速路RTMS数据、车辆的GPS数据进行处理获取各时段城市快速路各断面的速度、流量数据、速度-流量关系以及不同车型运行速度,并对数据进行分析,提出在建立可变限速模型时应当考虑各时段交通流不同的特性,在可变限速实施时应考虑分路段、分时段、分车型及车道限速。本文针对夜间以及平峰时段,建立描述运输效率的模型、城市快速路油耗与速度的关系模型,并以二者总花费最少作为目标函数求解可变限速的模型；对于高峰时段,本文以交通流模型为基础,分析影响交通流三参数的因素,并将路段分为瓶颈路段、瓶颈上游路段、瓶颈下游路段三部分,分别给出其可变限速值的计算方法；对事故时段,本文以降低二次事故为目的,提出了事故路段以及事故上游路段可变限速值的设置方法。在以上所建立模型基础上,本文以北京市快速路为例分别计算得到各时段可变限速值。最后,本文以VISSIM仿真软件为基础,搭建北京市西三环交通仿真平台,对实施可变限速的效果进行评价,结果表明实施可变限速能够降低速度的离散性,提高道路运行的安全性。