随着近年来小汽车保有量以及早修建的高速公路路面破损等问题的逐年增加,高速公路改扩建及养护施工需求逐年增加。由于在施工作业路段常常伴随着行车道减少,使得该路段车辆行驶速度的稳定性相较于正常路段有着明显的下降,严重威胁道路交通安全及运行效率,因而需要对施工路段行车速度进行有效控制。现阶段多采用全车型统一的静态限速方法对施工路段进行速度控制,而由于高速公路一般路段对于不同车辆的限速值的差异以及不同类型车辆间的几何尺寸、动力性能等方面的差异,使得全车型统一的静态限速方法无法适应不同类型车辆的限速需求。同时,由于全车型统一静态限速的限速值大多依据相关规范选取,难以适用于施工路段复杂多变的行车环境。因此,针对于全车型同一静态限速方法难以对施工路段进行有效速度控制的缺点,本文采用分车型可变限速方法弥补相关不足,从而提升施工区的行车安全及运行效率。首先,论文在对施工作业区特性及可变限速实施必要性进行理论分析的基础上,结合加拿大某高速公路的真实交通流数据,分析了可变限速控制对于交通安全、通行能力及基本图的影响机理。其次,对比分析宏观、微观及介观交通流模型在可变限速控制中的适用性,最终选取以速度预测作为核心的METANET交通流模型作为本文的基础模型,并针对基础METANET模型在分车型限速、驾驶人期望速度、动态交通流速度密度方程方面存在的不足进行了改进;通过最小二乘法及K高速施工路段的实测数据对模型中的未知参数进行标定,并根据METANET模型的时空变化特征提出了模型的求解思路。然后,在明确可变限速控制的作用原理及建模思路的基础上,提出了综合总行驶时间和总行驶距离的多目标控制函数,结合约束条件,提出基于遗传算法的模型求解方法。最后,本文在分析K高速施工作业区交通特性的基础上,对仿真所需的相关参数进行了标定并构建了K高速施工区仿真路段。并结合所选取的安全、效率指标,对比分析了分车型可变限速控制与静态限速控制下的仿真结果。结果表明,在实施本文所提出的分车型可变限速控制方法后,K高速施工路段的交通安全及运行效率均有所提升。