随着我国高速公路通车里程的逐年递增，高速公路的交通安全问题日益成为高速公路管理中最棘手和重点的问题，在道路交通事故中，高速公路百公里事故率约为其它普通公路的数倍，而且时常发生重特大、恶性交通事故，特别地，由恶劣天气而引起的交通事故，在我国东南沿海和雾天多发地区，清晨突发大雾，很容易造成交通事故，对人民生命财产的造成极大的安全隐患。由于我国高速公路起步较晚，缺乏对其规律性的认识，尤其是雾天等恶劣天气对高速公路安全的研究尚有待提升。本文总结了国内外关于大雾天气时高速公路交通安全运营等相关研究成果，并根据雾天高速公路交通事故的特点，结合高速公路的时空分布规律，研究分析了雾天环境下高速公路行车安全机理，以此为基础确定大雾天气时高速公路安全行驶条件和安全间距的计算。本文主要从高速公路运营前的无事故统计资料阶段和运营后的有交通事故资料两个阶段分别对雾天环境下高速公路交通运营进行安全评估。对于运营后的有交通事故统计资料阶段，主要是对高速公路交通事故统计资料中关于雾天发生的交通事故次数、受伤人数、死亡人数等指标进行筛选，得到亿车公里事故率、事故受伤率、事故致死率和万车当量总事故率等指标，分别运用层次分析法和灰色评估法对其进行安全评估。最后通过这两种方法的优缺点、适用范围以及评估结果的比较，最终确定灰色评估法为雾天环境下高速公路交通运营后安全评估的方法。对于运营前无交通事故统计资料阶段，通过行车速度、速度差和能见度等交通流参数，运用MATLAB辅助设计ANFIS，建立雾天环境高速公路交通运营前安全评估模型，并通过ANFIS的训练计算，得出不同行车速度、速度差和能见度下的车辆追尾概率，进而得到对其的安全评估。最后对雾天环境下高速公路交通安全进行预警管理研究。