城市交通严重拥堵被中国工程院列为城市病态表征之首,随着城市发展,机动车需求迅速上涨,城市快速路出现一系列交通问题亟待解决。传统限速控制无法依据实时交通流状况、实时环境变化给出科学合理的限速值,其应用存在一定局限性。可变限速控制为解决上述难题提供了一种新的方法,通过交通流检测器检测实时交通流状态,并根据可变限速控制策略计算出当前最优限速,通过干预快速路主线交通流从而改善快速路交通状况。可变限速控制作为快速路交通重要管控手段之一,近年来得到学者的广泛关注,并在实际应用中取得一定效果。从以往研究成果表明,可变限速控制关键性问题仍有待深入研究。就理论而言,论文的开展有助于进一步完善可变限速控制基础理论,为后续研究奠定基础。从实际应用方面而言,论文的开展有助于提高国内快速路管控水平,改善快速路交通运行状况。首先,论文从不同角度对以往可变限速控制研究进行了总结,梳理了现有研究的相关进展和存在的一些缺陷。其次,论文利用Whitemud Drive真实交通流数据分别分析了可变限速控制对宏观交通流参数、交通流基本图以及驾驶员服从率的影响。结果发现,简单的改变限速值并不能提高道路通行能力,可变限速控制通过控制瓶颈区域的流入率,防止瓶颈区域通行能力下降现象发生,以达到改善快速路通行效率的目的。随后,论文总结CTM模型在可变限速控制下仿真的优势与不足,基于元胞传输模型进行了改进,并用真实数据进行模型参数标定和模型验证,模型验证结果表示,论文建立的可变限速控制下的交通流仿真模型其误差在7.8%左右,相较于原始元胞传输模型有明显改善。最后,论文结合交通流预测模型基于反馈控制系统设计了可变限速控制策略,并对该策略进行了仿真验证。结果表明,论文提出的可变限速策略能够有效解决交通拥堵问题,在实施可变限速控制之后,路段内车辆总行程时间减少27.6%,相较于无控制情况下,快速路通行效率得到明显改善。