高速公路的作用是为道路使用者提供安全、快速、方便的出行服务，制定合理的标志速度是高速公路安全有效运行的重要保证。如何合理设置标志速度值，处理好运输效率和安全的关系，是当前社会普遍关注和亟待解决的问题，但我国目前还没有统一的标志速度设置方法和标准，本文在对国内外速度限制相关研究进行分析的基础上，以高效、安全为目标对在役高速公路合理的标志速度进行研究，为高速公路速度管理提供依据。通过调查分析实验路段设计速度、标志速度和实测运行速度，结合我国在役高速公路标志速度存在的问题以及国内外相关研究成果，提出了基于实测运行速度的路段划分和基本限速值确定方法。通过分析在役高速公路道路线形条件、特殊路段特征、交通条件和交通事故，提出了限制标志速度调整的线形控制指标主要有中央分隔带侧向安全净距、高速公路视距、曲线横向力系数、纵坡坡度和坡长、竖曲线半径、变速车道长度等；提出了标志速度调整需考虑的特殊路段主要有隧道及隧道群路段、长大下坡路段、长大上坡路段、互通式立交与互通式立交（服务区、停车区）间距过近路段、隧道与互通式立交出口过近路段、事故多发路段等，并提出了标志速度调整时这些路段的控制条件。以实测的不同车型运行速度为依据，综合考虑互通式立交位置、线形控制参数、特殊路段分布、交通事故分布等因素，结合交通量与交通组成、道路交通相关法规以及高速公路车道数，提出了标志速度车型划分方法以及在役高速公路分路段、分车型的标志速度优化方法，提出了在役高速公路标志速度确定的一般流程。以杭金衢高速公路沈家至浙赣界段作为研究依托工程进行工程应用，取得了良好的运营效益、安全效益、社会效益，证实了本论文提出的研究成果有较好的应用前景。