为改善高速公路分区段限速管理下的运行安全与效率,缓解由于限速区段设置不当、频繁换速造成的驾驶负担,对高速公路分区段限速管理下的限速区段进行优化协调设置.首先,以损失时间最小为原则,提出3种情形下的高速公路限速区段优化协调模型;其次,依据驾驶人认知距离、心理稳定距离和限速标志前置距离,及驾驶员问卷调查统计数据,对模型计算中的最小限速区段长度和最大限速区段数目两参数进行标定;最后,根据经济学风险与收益的原理,分别用风险函数和收益函数表征高速公路交通安全和效率,构建高速公路安全指数、效率指数评价模型,并结合案例高速公路初始限速区段设置情况,对所提限速区段最优协调模型的实效性进行仿真检验.结果表明:案例高速公路应用所提优化模型进行限速区段协调控制后,高速公路综合安全指数值减小45.51%、综合效率指数值增大26.78%,安全、效率状态更加靠近理想点(a,b).针对分区段限速控制的高速公路交通安全与效率的提升,该方法具有较好的可行性与实效性,可为高速公路限速管理提供理论支持.