高速道路是道路网最重要的组成部分,如何实现其高效、安全、经济和舒适功能,一直是社会各界尤其是交通界研究的重点课题之一。为了保证高速道路上述功能的实现,通常会采用限制行车速度的方法对高速道路进行管理。实践证明,合理的车速限制对于提高高速道路的快速、安全、经济和舒适水平具有促进作用,但不适当的车速限制则会反其道而行之。目前,由于受资金、技术、体制和观念等的制约,我国高速道路的管理水平总体上还比较落后,车速限制标准的制定尚缺乏理论研究成果作为技术支撑。本文旨在针对高速道路车速的各种影响因素进行系统分析,以高效、安全、经济与舒适为目标,研究体现高速道路系统动态特征的车速限制方法,为高速道路的车速管理提供依据。课题研究应用交通调查、统计分析、回归分析、数学建模与求解、理论推导等研究方法对高速道路的最高车速限制方法、最低车速限制方法、不良天气条件下车速限制问题及车速限制实施方法开展研究。根据高速道路的线形条件,确定平直段、曲线段和坡度段的界定条件,制定高速道路交通数据采集方案;研究给出车型划分标准及大型车比例的计算方法。应用统计学与回归分析的方法,分别分析高速公路和城市快速路不同线形条件下的分车道、分车型车速特征;研究高速道路交通量和交通组成与百分位车速的关系,并就高速道路在不良天气与晴天的车速特征进行对比分析。应用多目标优化的思想提出了基于运行效率、安全性、经济性与舒适性的高速道路最高车速限制方法。以平直路段、自由流、良好的路面与天气条件下的最高车速限制值为基准值,采用数学建模与回归分析的方法分别构建高速道路车速的时间费用函数与油耗费用函数,研究高速道路车速与事故严重程度及乘坐舒适性的量化关系,以时间费用与油耗费用之和最小为目标函数、以事故死亡率及舒适度满足相应允许范围为约束条件,建立高速道路基于汽车行驶广义费用最小的最高车速限制基准值计算模型。在对模型参数进行标定的基础上,采用极值求解的数学方法对最高车速限制基准值计算模型进行求解,给出不同设计速度高速道路平直路段分车型的最高车速限制基准值。采用回归分析方法,分车型建立道路线形指标、交通流参数与运行车速的关系模型,给出高速道路平曲线半径、纵坡及坡长、车道数量、车道位置、交通量、交通组成及路面条件的修正系数及对应的最高车速限制值。提出基于车速离散度约束与经济车速的最低车速限制方法。给出车速离散度的概念与计算方法,采用回归分析方法建立车速离散度与事故率关系模型;借鉴相关文献确定车速离散度容忍值,给出最低车速限制基于安全性的约束条件。以油耗量最小作为最低车速限制的目标函数,采用回归分析方法建立油耗与车速关系模型,给出不同坡度下的经济车速,依据尽量提高运行效率的原则综合确定高速道路最低车速限制值。分析雨、雪、雾等不良天气条件对道路交通安全的影响机理,采用数学公式推导的方法给出基于安全距离的最高车速限制值计算公式,并给出相应的车速限制标准建议。在综合分析分车道与分车型车速限制方法优缺点及适用性的基础上,提出不同车道数的高速道路分车型与分车道车速限制实施方法。给出车速限制区间和车速限制连续性指数的概念,以车速限制连续性指数小于0.85作为车速限制区间的划分依据,给出高速道路车速限制区间划分结果。提出基于安全车速的高速道路匝道出口处主线车速限制方法,并给出最高车速限制建议值。