高速公路是公路运输网络中的骨干动脉,在社会经济中正发挥着越来越重要的作用。在提供快捷方便的同时交通安全问题也非常严重,特别是在雨天这种不良天气下,交通事故频发,且一旦发生交通事故,造成的伤亡和各种损失非常巨大。因此,如何针对雨天高速公路运行管理提供更加精细化的管控策略,既可以减小高速公路交通事故可能发生的概率又最大限度的提高道路的交通流量,已经成为亟待解决的问题之一。在理论方面,虽有一些针对不良天气下的高速公路交通事故及管控措施的研究,但主要是宏观层面的研究,因此提出了一些简单的定性建议,较少涉及具体交通流模型及其机理特性分析,而已有的交通流模型较少涉及不良天气下交通事故及管控的研究。基于此,本文通过对雨天可能发生的追尾事故和侧滑事故的分析,尝试建立了一个雨天可能发生事故的单向双车道高速公路的元胞自动机模型(Cellular Automaton Model,CAM),通过仿真实验,寻找既可以减小高速公路交通事故可能发生的概率又能最大限度的提高道路交通流量的更加精细化的管控策略,为具体的交通管理与控制提供决策支持。主要工作可概括为一下几个方面:(1)高速公路系统和雨天影响分析。对高速公路这一研究对象进行组成、可控因素和不可控因素分析,对雨天的基本概念进行概述,在此基础上,描述降雨对高速公路特别是可能产生交通事故的影响进行分析。(2)雨天可能交通事故车辆动力学分析。通过降雨对驾驶员、车辆和路面的影响进行分析,深入研究雨天发生车辆追尾事故和侧滑事故的车辆动力学行为,建立其可能事故的微观动力学模型,为后文的建立具体的CAM提供了研究基础。(3)高速公路雨天可能发生事故交通流CAM建立。在对称双车道(symmetric two-lane Nagel-Schreckenberg,STNS)模型的基础上,根据雨天高速公路交通流特点和交通运行规则,对基本模型进行相应的改进,建立一个雨天可能发生事故的高速公路的CAM。(4)仿真实验和雨天高速公路控制信号施加策略。针对雨天对高速公路交通系统的不利影响,进而造成交通事故易发的问题,通过仿真实验,调整入口交通量和可变速度限制(Variable Speed Limit,VSL)值,并以此为依据得到本实验条件下雨天相应的最佳上游交通量和VSL值等最优控制信号施加策略,为雨天高速公路保证交通安全,采取合理控制信号施加策略提供一些科学合理的决策支持。