高速公路因其高速、高效、低成本、低能耗等优势,不断延伸发展。但因不良天气导致的高速公路车辆拥堵、行车安全事故、尾气环境污染形势却十分严峻。雾、雷阵雨、局部暴雨、冰雪等不良天气都会严重影响高速公路交通系统。目前常见的分车道、分车型等限速方式主要采用固定限速方式,不能根据天气状况和实时交通流状态进行调整,而可变限速控制作为动态限速方法之一,对相应路段进行调整控制,有效平滑车辆速度差,有效保障高速公路的行车安全及效率。本文首先对不良天气下高速公路可变限速进行理论分析,在此基础上,建立了不良天气下的高速公路可变限速控制交通流模型。然后从交通和环境两方面考虑,提出了可变限速多目标控制模型。最后,利用VISSIM软件及MATLAB程序仿真模拟,效果评价。具体工作如下:（1）对常见的不良天气进行分类,然后分析不良天气对高速公路交通系统的影响,之后根据Whitemud Drive高速公路实例,阐述了可变限速控制的作用原理及目标。（2）在原始METANET模型基础上,考虑不良天气能见度、驾驶员不遵从度等影响进行模型改进,运用遗传算法标定参数。结果表明,改进的METANET模型能较好的反应和预测不良天气环境可变限速控制下高速公路交通流运行状态。（3）从交通和环境两方面,基于交通效率考虑仿真路段总通行量最大化和路段总通行时间最小化,基于安全行驶考虑路段时空速度差最小,基于环境保护考虑的车辆尾气排放量最小建立目标函数。根据最大车速及限速平滑限制确定约束条件,选用遗传算法求解最优限速值。其中,对于车辆尾气排放量这一目标,通过离散METANET交通流模型的速度参数确定车辆加速度,利用车辆加速度确定车辆比功率,通过车辆比功率计算求得车辆尾气排放量。（4）利用VISSIM仿真软件结合MATLAB程序进行仿真评价。结果表明,相比静态限速,可变限速控制方法可以有效的降低不良天气导致的交通拥堵、速度离散性等不利影响,提高车辆通行效率,减少不良天气下的交通冲突数,降低车辆尾气排放量。本文的研究成果可以为不良天气下高速公路管理提供技术手段,为提升不良天气下高速公路交通效率、交通安全和环境效益提供参考。