本发明公开了一种基于可变权重混合分布的城市干道行程时间估计方法，属于智能交通技术领域。所述方法，对目标研究区域中的干道采集干道行程时间参数，预处理并检验各时段内干道行程时间分布形式，建立固定权重的高斯混合分布模型，确定最优组分数目K；对于交叉口和路段，采集各流向流量及信号控制参数并进行预处理后，建立具有K个组分的混合分布权重系数Logistic函数；然后构建可变权重混合分布模型，估计可变权重混合分布模型中的未知参数，最后进行干道行程时间分布估计和可靠性服务水平评估。本发明相比以往单一分布函数及固定权重混合分布模型，克服了移植性、适应性差等缺点，可以对干道行程时间分布实现更加准确的估计与可靠性评价。