高速公路以其行车速度快、交通量大的特点,成为道路交通系统的骨架。而在发挥大容量快捷方便的同时也呈现很多弊端,特别地,在雾和雨这些不良天气下,交通事故易发,并且一旦发生可能造成严重拥堵的现象成为社会关注的焦点之一。如何针对不同的不良天气和实际交通需求,采取合理的控制策略,既降低事故率保证交通安全又尽可能提高高速公路实际通行能力成为目前高速公路管理部门亟待解决的问题之一。在理论方面,虽有部分针对雾雨天气下高速公路交通管控的研究,但重点是治理措施的定性或简单的定量建议,不涉及具体交通流模型建立及控制信号施加策略的研究,而已有的交通流模型较少涉及不良天气下交通管控的研究。基于此,本文尝试建立雾雨天气下可能发生事故的一段高速公路的元胞自动机模型(cellular automaton model,CAM),通过雾雨天气下高速公路交通流特性仿真,寻找提高高速公路实际通行能力和降低事故率的控制信号施加策略,为具体交通管理提供一些决策支持。主要工作可概括为以下几个方面:(1)对雾雨天气下高速公路交通系统进行分析。分析高速公路交通系统的组成要素、主要影响因素,在此基础上分析雾和雨等不良天气的基本特征及对高速公路交通流的影响。(2)研究对象CAM的建立。在对称型双车道(symmetric two-lane NagelSchreckenberg,STNS)元胞自动机模型基础上,将研究对象扩展到三车道,在此基础上,结合本研究对象基本特性和雾雨天气下驾驶员的驾驶心理、行为等特性,初步建立一个在雾雨天气下可能发生追尾事故的单向三车道高速公路CAM。(3)雾天下高速公路控制信号施加策略。通过分析能见度对驾驶员视线的影响,以能见度为主要参数,通过调整上游入口交通量和可变速度限制(Variable Speed Limits,VSL)值进行仿真实验,得到在本仿真实验条件下不同能见度天气相应的最佳上游交通量和速度限制值等控制信号施加策略,从而达到保证交通安全、抑制交通拥堵、减少车辆总通行时间、提高道路实际通行能力的目的。(4)雨天下高速公路控制信号施加策略。通过分析降雨强度与能见度、道路摩阻系数的关系,以能见度、摩阻系数为主要参数,通过调整上游入口交通量和VSL值进行仿真实验,得到在本仿真实验条件下雨天相应的上游交通量和速度限制值等最优控制信号施加策略,为高速公路雨天管控提供一些科学合理的决策支持。