由于土地资源有限，且新建或扩建道路需高昂的建设投资，早期采用的提高道路交通供给方法难以有效缓解交通拥堵、交通事故等交通问题。应用主动式交通管理控制提高现有道路的通行效率和安全性已经成为业界的新共识。可变限速控制（Variable Speed Limit, VSL）系统作为主动式交通管理控制的一种重要方式，得到了世界各国交通管理者的广泛重视，并在多国投入应用。
　　新一代信息技术的发展带动了汽车和交通两大行业的智能化转变，促生了车路协同技术，因其能为主动式交通管理控制提供更为实时有效的信息，发展车路协同技术及其应用已被纳入我国智能交通系统发展战略。面对可变限速控制的实时信息交互问题，基于无线传感技术实现车辆和基础设施之间信息互联互享的车路协同技术为国内可变限速控制系统的发展提供了新平台。本研究利用车路协同技术提供的实时交通数据和新型信息交互方式，提出了面向车路协同环境的高速公路模型预测控制可变限速优化控制方法，为提高未来车路协同环境下的高速公路管理水平奠定理论基础。
　　论文针对面向车路协同环境的高速公路可变限速优化控制技术中的关键问题进行了研究。首先对车路协同环境可变限速控制的控制特点进行分析，然后构建了车路协同环境下可变限速控制改进宏观交通流模型，接着提出基于模型预测控制的车路协同可变限速优化控制方法，并利用改进了的遗传算法求解优化控制参数，最后通过仿真对本研究提出的可变限速控制方法的控制效果进行分析与对比。论文的主要研究内容包括以下几个方面。
　　首先，对高速公路车路协同系统架构进行分析，提出研究环境假设，然后分析车路协同环境下可变限速控制信息传递特征，总结出车路协同环境下可变限速控制的控制参数由单一参数转变为两类参数。引入元胞长度变化参数对基本元胞传输模型进行改进，模拟可变限速控制区间可实时变化对道路交通运行的影响。
　　其次，基于模型预测控制框架，以本文建立的车路协同环境下可变限速控制宏观交通流模型作为交通流预测模型，以提高系统通行效率为优化目标，选用总行程时间、总周转量、速度变化惩罚量三个指标构建多目标优化函数，同时根据实际应用限制对两类控制参量进行约束条件构建，提出基于模型预测控制的可变限速优化控制方法，并利用改进遗传算法提出了模型预测控制可变限速控制参数优化求解方法。
　　最后，构建数值仿真平台，对本文提出的车路协同环境下可变限速优化控制方法进行仿真分析。结果显示相比于无控制状态和仅采用速度限制的可变限速控制方法，本文提出的面向车路协同环境的可变限速优化控制方法可以更有效地消除高速公路瓶颈区域拥堵。