随着我国社会经济的迅速发展,高速公路交通需求极速增长,交通流量的增加导致当前公路运行能力和服务质量显著降低,在高峰时段经常出现常发性交通拥堵,高速公路快捷和高效的特点难以发挥,同时部分路段的拥堵已经影响到整个区域路网交通状态的运行效能,因此,在高速公路发生拥堵后,如何及时准确地判别高速公路交通拥堵进而得到拥堵区域的信息,这是高速公路管理者和出行者最关心的问题。本文通过对湖南省高速公路收费数据进行分析研究,结合交通流特征参数的特点,选取了行程延误这个交通流特征参数作为拥堵判别指标量。而针对高速公路收费数据中异常数据干扰的问题,提出了一种对4类不同异常数据进行相应数据预处理的方法,该方法不仅能有效去除异常数据干扰,而且能保留更多的数据同时不影响原始数据的特征性,结果表明,其处理效果较好。然后,通过分析高速公路交通拥堵和行程延误时间之间的关联性,提出了基于行程延误的高速公路交通拥堵判别算法,该算法依据了相邻数据之间波动不会太大的特征来进行设计,该方法具有较好的判别效果,且误判率低。最后,本文在判别拥堵后,假定拥堵处于一定范围内,拥堵区域内部所有车型都同步运动时,利用相继驶出该拥堵区域的快、慢两种车辆的速度差异,提出了一种拥堵定位的计算方法,该方法可以有效地计算得到拥堵初发点和拥堵初发时刻。在结果验证方面,本文先说明了实例证明的困难性,然后提出了利用基本路段和复合路段数据之间的关联性,进行了交叉验证,证明该方法的可行性。本文中所涉及到的研究内容、研究方法和研究结论是对高速公路交通拥堵状态判别的一个拓展和探索,能够为高速公路使用者和管理者提供更全面的交通信息服务,同时,也可以为高速公路交通组织者的策略制定提供一定的理论依据和参考价值。