城市快速路在缓解交通拥堵方面发挥了重要作用，可以更好地满足长距离、快速通行的交通出行需求。但在快速路出入口处，交通拥堵现象时常发生，严重影响了快速路功能效用的发挥。因此，针对快速路出入口关键设计要素取值开展研究，以提高车流运行效率，缓解交通拥堵为目标，具有十分重要的现实意义。本文在对快速路出入口交通调查的基础上，对快速路出入口交通流运行、交通量和速度特性三个方面进行了分析，结合出入口交通流影响因素，从定性角度分析出了出入口常发交通拥堵的重要影响因素，并通过建立快速路出入口仿真模型，对出入口拥堵的各影响因素不同水平进行了仿真试验和显著性检验，从定量角度确定了快速路出入口四个关键设计要素，即加速车道长度、入口平衡车道、出口标识前置距离和出入口最小间距。在以尽量减少出入口对快速路主线车流运行的干扰为前提，保证主线服务水平的原则下，运用交通流理论与概率论、运动学相结合的方法，构建了基于主线饱和度、设计速度和主线车道数三个关键影响因素的加速车道长度和出口标识前置距离计算模型，分别建立了四种不同组合形式的出入口最小间距计算模型，对现有《城市快速路设计规程》(CJJ129-2009)中的规范值仅仅给出以主线设计速度单一因素对出入口最小间距的设计取值分级问题，提出了改进建议；通过分析计算得到了为平衡入口车道数而设计附加车道的设置条件。最后，通过VISSIM仿真运行数据验证了上述理论推导的关键设计要素取值计算模型和设置条件的合理性。