在整个交通系统中，高速公路是其最重要的组成部分之一，如何实现高速公路安全舒适、经济高效的功能，一直是国内外社会各界，尤其是交通界关注的焦点之一。为实现高速公路上述功能，限制行车速度是高速公路管理最常用的方法之一。其中，很多高速公路因线形条件限制，往往需要采用分区段限速，实践证明，合理的限速值及限速区段划分，对提高其安全和效率水平具有促进作用，但不适当的限速则会适得其反。过多的限速区段不仅会降低道路的限速遵守率影响道路安全水平，同时会导致驾驶人频繁的加减速，影响驾驶操作的方便性、乘车舒适性及经济性。　　本文依托陕西省交通运输厅交通科技项目《基于安全和效率的多车道高速公路速度管理研究》（项目编号：14-32R），在对国内外限速值及限速区段划分方法研究的基础上进行深入分析，首先，界定安全和效率的内涵，依据安全和效率的评价指标体系以及指标选取原则，选取合适的安全、效率评价指标，提出多指标的安全、效率指数评价模型，明确安全和效率与限速的对立统一关系，为限速区段划分的可行性验证提供评价依据。随后，参照我国现有限速法规和汽车用车速表标准，在既定的限速值条件下，基于驾驶人生理、心理稳定距离、限速标志前置距离及过渡距离的最小要求，确定不同限速值所需要满足的最小限速区段长度。最后，依据本文所提出的基于损失时间最小模型的高速公路相邻限速区段组合限速方法，借助VB编程语言将模型算法转化为可操作的 PC界面，开发出“高速公路限速区段组合优化系统”计算软件，为实现基于安全与效率的高速公路不同限速区段的组合优化设计，提供便捷有效的优化工具。　　文章最后，以陕西境内某一高速公路为例，在该高速公路原有的限速值及限速区段设置基础上，应用本文的理论方法对其进行优化设置，并通过VISSIM仿真，对优化前后安全和效率指数的变化情况进行对比分析，验证论文所建模型方法的可行性和有效性。