随着我国高速公路的日益发展,高速公路养护作业工程也逐渐增多。养护作业工程主要是在施工环境下进行的,施工环境下高速公路车道数量的变化不仅会对道路通行能力产生一定的影响,也对驾驶员的行车安全构成了威胁。由于高速公路施工区的车道数被压缩,使得上游行驶的车辆在接近施工区上游过渡段的位置时频繁地发生变换车道和减速的行为,这导致了上游过渡区的局部拥挤。同时由于车辆从较高车速突然降低到较低车速,造成了上游车辆的速度分布不均衡,从而容易引发事故。在高速公路施工区附近,交通事故在很大程度上是由车辆的减速不及时造成的,由于缺乏行之有效的限速控制方案,使得施工区路段的车流运行情况常常出现混乱的局面。施工环境下高速公路交通特性极为复杂,表现为车流分布不均衡、车辆速度差异过大、车辆突然合流、跟驰行驶等,这些行为都恶化了高速公路的交通状况,使施工区域事故发生频繁。有关研究表明高速公路施工区的交通事故率是平常路段的几倍。作为事故常发路段,施工区域的安全水平直接决定了高速公路的服务水平。因此对施工环境下的高速公路基本路段进行合理疏导和控制具有重要意义。目前,动态限速控制方法是一种有效的交通管理控制方法。本文以单向两车道外侧车道封闭的高速公路施工环境类型作为研究对象,对动态限速控制方法进行了有效研究。研究内容包括三大方面,即施工环境下高速公路交通环境分析、施工环境下高速公路动态限速控制方法和仿真评价。在施工环境下的高速公路交通环境分析方面,本文结合施工区实际的交通汇聚特性,从驾驶行为特性、车流特性、道路特性和环境特性四个方面进行分析。接着对施工区的行车风险进行了有效研究,从高速公路交通事故率出发对造成施工区行车风险的各因素进行了分析,主要影响因素包括车辆速度、速度差、交通量和大车混入率等。本文总结了已有高速公路事故率风险模型,并在此基础上提出了基于仿真数据的施工区事故率风险模型。模型主要基于交通量、速度、速度差、大车率等因素出发,通过仿真拟合出了各因素与事故率的关系曲线,从而建立了交通量—事故率模型、速度—事故率模型、速度差—事故率模型和大车率—事故率模型等子事故率模型。在高速公路动态限速控制方法方面,本文主要提出了基于综合事故率最小化和基于信息效益最大化的动态限速控制模型。首先对交通量—事故率模型、速度—事故率模型、速度差—事故率模型和大车率—事故率模型进行了综合分析从而构建了综合事故率最小化模型,通过求解该模型得到了动态限速标志的设置数目及其对应的限速值,从而最大程度降低了施工区的事故率。其次,从驾驶员接受限速信息效益最大化角度出发建立了信息效益最大化模型,从而有效地进行了动态限速标志的布设,这在某一程度上改善了施工作业区的交通状况。在仿真评价阶段,本文首先设计了三种动态限速标志布设模型,并与研究中建立的模型进行对比分析,通过求解几种模型,得出了不同模型的布设方案,即为施工区的动态限速控制方案。接着又对不同方案下的施工区交通流运行情况进行了仿真模拟,以验证施工区存在的交通汇聚特性。仿真结果进一步验证了文中所提模型的有效性,表明合理的动态限速控制方案可降低施工区车流的平均排队长度、平均延误时间和总停车次数,大大的缓解了施工区所存在的交通问题。