Sachverhalt:
A. X._ soll am 24. November 2010 um ca. 09.30 Uhr auf der Autobahn A3 von Wädenswil herkommend mit Fahrziel Glattbrugg an den in der Anklageschrift aufgeführten Autobahnkilometern mit seinem Personenwagen auf der Fahrbahn Zürich-City eine auf dem Fahrstreifen stockende Fahrzeugkolonne rechts überholt haben. Anschliessend soll er die doppelte Sicherheitslinie überfahren und auf den Fahrstreifen Richtung St. Gallen gewechselt haben. Seine Fahrt in der stockenden Kolonne habe er direkt vor einem zivilen Polizeifahrzeug fortgesetzt. In der Folge soll er den Pannenstreifen befahren, anschliessend eine stockende Kolonne rechts überholt haben und dabei über die Sperrfläche bei der Autobahneinfahrt auf die A1 gefahren sein. Bei diesen Manövern habe er es auch unterlassen, den Richtungsblinker zu setzen.
B. Das Bezirksgericht Dietikon verurteilte X._ am 12. April 2011 wegen grober und mehrfacher einfacher Verkehrsregelverletzung zu einer bedingten Geldstrafe von 20 Tagessätzen zu Fr. 150.-- bei einer Probezeit von zwei Jahren und zu einer Busse von Fr. 1'500.--. X._ legte beim Obergericht des Kantons Zürich Berufung ein. Dieses sprach den Beschuldigten mit Urteil vom 13. Oktober 2011 schuldig der groben (Befahren der Sperrfläche) und der mehrfachen einfachen (Überfahren der doppelten Sicherheitslinie, Befahren des Pannenstreifens, Unterlassen der Richtungsanzeige) Verkehrsregelverletzung. Vom Vorwurf des Rechtsüberholens sprach es ihn frei. Es bestrafte X._ mit einer bedingten Geldstrafe von 20 Tagessätzen zu Fr. 150.-- bei einer Probezeit von zwei Jahren und büsste ihn mit Fr. 1'500.--.
C. Mit Beschwerde in Strafsachen beantragt X._, das Urteil des Obergerichts des Kantons Zürich sei aufzuheben und die Sache zur neuen Beurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen.
Erwägungen:
1. Der Beschwerdeführer beanstandet die Abweisung seiner Beweisanträge. Die antizipierte Beweiswürdigung der Vorinstanz sei willkürlich und verletze den Anspruch auf rechtliches Gehör sowie die richterliche Fürsorgepflicht (Beschwerde, S. 3-7).
1.1 Nach den aus Art. 29 BV fliessenden Verfahrensgarantien sind alle Beweise abzunehmen, die sich auf Tatsachen beziehen, die für die Entscheidung erheblich sind (BGE 127 I 54 E. 2b). Das hindert aber den Richter nicht, einen Beweisantrag abzulehnen, wenn er in willkürfreier Würdigung der bereits abgenommenen Beweise zur Überzeugung gelangt, der rechtlich erhebliche Sachverhalt sei genügend abgeklärt, und er überdies in willkürfreier antizipierter Würdigung der zusätzlich beantragten Beweise annehmen kann, seine Überzeugung werde auch durch diese nicht mehr geändert (BGE 134 I 140 E. 5.3 S. 148; 131 I 153 E. 3).
Die mit der Strafverfolgung betrauten Behörden haben aufgrund ihrer Fürsorge- und Aufklärungspflicht nach Art. 32 Abs. 2 und Art. 31 Abs. 2 BV für die Voraussetzungen eines fairen Strafverfahrens zu sorgen (vgl. BGE 131 I 350; 124 I 185; vgl. nunmehr auch Art. 3 StPO). Ausfluss dieser Fürsorge- und Aufklärungspflicht ist die richterliche Fragepflicht bei unklaren oder mehrdeutigen Äusserungen von Verfahrensbeteiligten (vgl. Urteil 6B_172/2011 vom 23. Dezember 2011 E. 1.3.2).
1.2 Die Vorinstanz wies die Beweisanträge des Beschwerdeführers ab. Sie zeigt mit nachvollziehbaren Argumenten auf, weshalb von diesen kein weiterer sachrelevanter Erkenntnisgewinn zu erwarten ist. Im Rahmen ihrer Begründung zum ersten Beweisantrag auf Zulassung der vom Beschwerdeführer erstellten Videodokumentation zur Verkehrssituation auf dem fraglichen Autobahnabschnitt als "Augenschein" weist sie auf das sich bereits bei den Akten befindliche umfangreiche Bild- und Fotomaterial sowie auf die Zeugenaussagen der Polizisten hin, welche die fragliche Verkehrssituation zum Teil sehr genau hätten wiedergeben können. Sie führt aus, die vorhandenen Aktenstücke (Bildmaterial und Einvernahmen) reichten aus, um den eingeklagten Sachverhalt zu erstellen. In Bezug auf den zweiten Beweisantrag des Beschwerdeführers, "es sei festzustellen, was für ein konkretes Dienstfahrzeug die Kantonspolizisten am Morgen des 24. Novembers 2010 gefahren seien", erwägt die Vorinstanz, es tue vorliegend nichts zur Sache, in welchem Fahrzeug die fünf Polizeibeamten zur Tatzeit unterwegs waren (Entscheid, S. 5 f.).
Der Beschwerdeführer wendet vor Bundesgericht ein, seine zahlreichen Videoaufnahmen belegten, dass die Einspurstrecke sowohl bei einer Stausituation als auch bei stockendem Verkehr auf der A1 regelmässig befahrbar sei und sich ein Überholen auf dieser Strecke nicht aufdränge. Die von ihm eingereichten Filmaufnahmen bestätigten die Geschehnisse und die Verkehrssituation, wie er sie geschildert habe, und stünden in krassem Widerspruch zur Version der Zeugin A._. Ein Überholen der Kolonne mit Befahren der Sperrfläche über die Autobahneinfahrt von Zürich her habe es nie gegeben (Beschwerde, S. 5 f). Weiter macht er geltend, mit seinem zweiten Beweisantrag hätten die Fragen geklärt werden können, wie viele und welche Polizisten im Dienstfahrzeug unterwegs gewesen seien und mit welcher Ausrüstung das fragliche Fahrzeug ausgestattet gewesen sei (Beschwerde, S. 7). Damit legt der Beschwerdeführer zwar einerseits dar, von welchen tatsächlichen Annahmen in Bezug auf die Verkehrssituation am Tattag aufgrund des von ihm eingereichten Filmmaterials richtigerweise auszugehen wäre, und andererseits, welche Erkenntnisse sich aus der Herausgabe der Daten zum Polizeifahrzeug ergäben. Konkret zeigt er aber nicht auf und ist auch nicht ersichtlich, weshalb das aktenkundige Bild- und Fotomaterial sowie die Zeugenaussagen der Polizeibeamten die umstrittene Situation nur ungenügend wiedergeben und eine willkürfreie Beurteilung nicht erlauben sollten.
Damit erschöpft sich die Begründung der Gehörsverweigerungsrüge in appellatorischer Kritik, die nicht geeignet ist, die Vorwürfe der willkürlichen antizipierten Beweiswürdigung zu begründen (Art. 106 Abs. 2 BGG; BGE 135 III 232 E. 1.2; 134 II 244 E. 2.2). Entsprechendes gilt für die in diesem Zusammenhang geltend gemachte Verletzung der richterlichen Fürsorgepflicht (Beschwerde, S. 5). Die Beweisanträge des Beschwerdeführers sind allenfalls laienhaft formuliert, jedoch aus sich heraus ohne Weiteres verständlich. Dass die Vorinstanz, welche die fraglichen Anträge ohne Willkür als nicht entscheiderheblich abweisen durfte, den Beschwerdeführer so verstanden hat, wie er es gemeint hat, ergibt sich aus ihren Ausführungen. Unter diesen Umständen war sie weder verpflichtet, bei ihm nachzufragen, noch musste sie den Beschwerdeführer auffordern, seine Beweisanträge zu erklären oder deren Relevanz zu begründen.
2. Der Beschwerdeführer rügt eine Verletzung der Protokollierungs- und Dokumentationspflicht im Sinne von Art. 76 ff. StPO und einen Verstoss gegen das rechtliche Gehör sowie die Verteidigungsrechte. Er macht geltend, während der Befragung habe der ihn einvernehmende Polizeibeamte das Wort "Sperrfläche" durch das Wort "doppelte Sicherheitslinie" im Vorhalt des Protokolls manuell mittels PC ersetzt. Gemäss Art. 79 StPO seien Berichtigungen, Änderungen, Streichungen und Einfügungen vom Protokollführer so auszuführen, dass die ursprüngliche Protokollierung erkennbar bleibe (Beschwerde, S. 7-9).
Mit der Vorinstanz ist von der Unbegründetheit des Vorbringens auszugehen (Urteil, S. 8). Dem Beschwerdeführer wurde anlässlich der Befragung anhand eines Planes erläutert, wo er die ihm vorgeworfenen Fahrmanöver getätigt haben soll, nämlich einerseits vor der Verzweigung Limmattal (Überfahren der doppelten Sicherheitslinie) und andererseits bei km 291 (Überfahren der Sperrfläche). Der Beschwerdeführer äusserte sich je zu den einzelnen Vorhalten (kantonale Akten, act. 4/1, Einvernahmeprotokoll, Ziff. 3 und 4). Nach der Einvernahme las er das Protokoll durch und machte von der Möglichkeit Gebrauch, Ergänzungen und Korrekturen anzubringen. Sowohl der Beschwerdeführer als auch der einvernehmende Polizeibeamte visierten jede Seite des Protokolls und unterzeichneten es am Schluss (vgl. kantonale Akten, act. 4/1, Einvernahmeprotokoll). Inwiefern die vom einvernehmenden Polizeibeamten während der Befragung erfolgte Richtigstellung des Einvernahmeprotokolls (Ersetzen des Wortes "Sperrfläche" durch "doppelte Sicherheitslinie") gegen die Protokollierungs- und Dokumentationspflicht verstossen könnte, ist nicht ersichtlich, zumal Versehen formlos berichtigt werden können und der Beschwerdeführer von der Protokollbereinigung im Zeitpunkt ihrer Durchführung Kenntnis nahm (vgl. kantonale Akten, act. 38, Berufungsschrift, S. 25). Art. 79 Abs. 3 StPO zielt nicht auf diejenigen Änderungen, Ergänzungen oder Streichungen, die noch vor Unterzeichnung des Protokolls angebracht werden, sondern auf erst später entdeckte Mängel bzw. nachträgliche Protokolländerungen (vgl. NIKLAUS SCHMID, Schweizerische Strafprozessordnung, Praxiskommentar, Zürich 2009, Rz. 6 zu Art. 79 StPO; ANDREAS DONATSCH/THOMAS HANSJAKOB/VIKTOR LIEBER [Hrsg.], Kommentar zur Schweizerischen Strafprozessordnung (StPO), Zürich 2010, Rz. 1 zu Art. 79).
3. Der Beschwerdeführer wirft der Vorinstanz eine willkürliche Beweiswürdigung vor (Beschwerde, S. 9-14). Er macht ausserdem geltend, die Aussagen des Polizeibeamten B._ seien (auch unter dem Aspekt von Art. 140 StPO) nach Art. 141 StPO nicht verwertbar. Dieser habe ihn polizeilich einvernommen und sei später als Zeuge befragt worden. Eine solche Rollenüberschneidung sei unzulässig. Zudem habe der fragliche Polizeibeamte ihm gesagt, er werde es schwer haben, sich gegen die Aussagen von vier Polizisten zu verteidigen (Beschwerde, S. 9).
3.1 Die Vorinstanz würdigt die Aussagen des Beschwerdeführers und diejenigen der fünf Polizeibeamten, die als Zeugen einvernommen wurden. Sie legt dar, weshalb sie die Aussagen des Beschwerdeführers über weite Strecken für nicht glaubhaft erachtet. Es könne aufgrund der widersprüchlichen Schilderungen weder auf seine Zugaben noch auf seine Bestreitungen abgestellt werden (Urteil, S. 10 ff.). Die Aussagen der Zeugen beurteilt die Vorinstanz hingegen als glaubhaft. Diese hätten deutlich unterschieden, was sie selber gesehen, gehört oder dem Rapport entnommen hätten. Ihre Schilderungen seien insgesamt klar, differenziert und in sich widerspruchslos ausgefallen (Urteil, S. 12 ff.). Dass der Zeuge B._ den Beschwerdeführer in seiner Funktion als Polizeifunktionär befragte, erachtet die Vorinstanz als nicht unproblematisch. Sie ist der Meinung, dass Rollenüberschneidungen zwischen handelndem Polizeibeamten und Zeugen grundsätzlich nicht zulässig sind. Weil sich den Schilderungen des Zeugen B._ keine Falschbelastungen zuungunsten des Beschwerdeführers entnehmen liessen, sie nicht die massgebenden Aussagen für die Sachverhaltserstellung bildeten und sich weitgehend mit denjenigen der übrigen Zeugen deckten, stünde ihrer Verwertung indessen nichts entgegen. In Nachachtung der erwähnten Rollenüberschneidung sei auf die Aussagen B._s jedoch nur peripher und mit Vorsicht abzustellen (Urteil, S. 15 f.).
3.2 Die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung kann nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (Art. 97 Abs. 1 BGG; vgl. auch Art. 105 Abs. 1 und 2 BGG). Offensichtlich unrichtig im Sinne von Art. 97 Abs. 1 BGG ist die Sachverhaltsfeststellung, wenn sie willkürlich ist (BGE 136 II 304 E. 2.4 S. 313 f. mit Hinweis). Zum Begriff der Willkür und die entsprechenden Begründungsanforderungen an die Beschwerde kann auf die bisherige Rechtsprechung verwiesen werden (BGE 136 I 65 E. 1.3.1 S. 68 f.; 136 III 552 E. 4.2 S. 560; je mit Hinweisen).
3.3 Von Willkür oder Aktenwidrigkeiten kann in Bezug auf die Würdigung der Aussagen des Beschwerdeführers nicht gesprochen werden. Die Vorinstanz gibt dessen Antworten zu den Vorhalten betreffend die Verkehrsregelverletzungen anlässlich der polizeilichen und der beiden untersuchungsrichterlichen Einvernahmen im angefochtenen Entscheid wieder. Sie durfte anhand eines Vergleiches dieser Schilderungen willkürfrei darauf schliessen, dass die Aussagen des Beschwerdeführers in verschiedenen Punkten widersprüchlich sind. So sagte er beispielsweise vor der Polizei aus, nicht über die Sperrfläche gefahren zu sein, räumte aber vor dem Untersuchungsrichter ein, diese allenfalls leicht berührt zu haben (vgl. kantonale Akten, polizeiliche Einvernahme 4/1, S. 2). Weiter gab er anlässlich der polizeilichen Einvernahme an, es könne sein, dass er [...] die Sicherheitslinie überfahren habe, um nicht mitten auf der Fahrbahn abbremsen zu müssen, er habe die Sicherheitslinie aber nicht vorsätzlich überfahren, er habe einfach nicht auf die Markierung am Boden geachtet (kantonale Akten, polizeiliche Einvernahme, act. 4/1 S. 2). In der untersuchungsrichterlichen Einvernahme vom 27. Januar 2011 bestritt er, die doppelte Sicherheitslinie überfahren zu haben (kantonale Akten, act. 4/2 S. 11), und in derjenigen vom 22. Februar 2011 gab er an, vor der Brücke von der Spur Richtung Zürich City auf die Spur Richtung St. Gallen gewechselt zu haben. Die Doppellinie beginne aber erst nach der Brücke. Auf Vorhalt, dass dies die Polizisten anders beobachtet hätten, führte er aus, er könne sich nicht erinnern, er habe sich auf das Einspuren konzentriert und nicht darauf geachtet, wo und wie er die Linie überfahren habe (kantonale Akten, act. 4/4 S. 2 f.). Ähnliche Widersprüchlichkeiten ergeben sich aus den Aussagen des Beschwerdeführers zu den Vorhalten, den Pannenstreifen befahren und den Richtungsblinker nicht gesetzt zu haben. Unter diesen Umständen hält der vorinstanzliche Schluss, die Aussagen des Beschwerdeführers seien insgesamt nicht glaubhaft, vor der Verfassung stand. Die Vorinstanz zeigt nicht nur auf, dass die Aussagen bei der polizeilichen Befragung von denjenigen in den untersuchungsrichterlichen Einvernahmen abweichen, sondern weist auch darauf hin, dass der Beschwerdeführer selbst in den beiden untersuchungsrichterlichen Befragungen nicht konstant aussagte (vgl. Urteil, S. 11; Beschwerde, S. 9). Im Übrigen verbleiben die Vorbringen in der Beschwerde im Bereich des Appellatorischen. Der Beschwerdeführer legt nur dar, wie seine Aussagen richtigerweise zu verstehen und zu würdigen wären (Beschwerde, S. 11-13). Damit kann Willkür nicht begründet werden.
Ebenso wenig ist die Beurteilung der Zeugenaussagen als willkürlich zu beanstanden. Die Vorinstanz würdigt diese sowohl je für sich als auch in ihrer Gesamtheit. Die Zeugen haben anlässlich ihrer Einvernahme je differenziert unterschieden, woran sie sich (gut) erinnern konnten, was sie gesehen/nicht gesehen oder was sie nur gehört haben. Die Wahrnehmungen jedes Zeugen sind individuell geprägt. Gesamthaft gesehen ergeben sie ein stimmiges Ganzes, ohne dass Anhaltspunkte für eine Absprache vorliegen oder davon auszugehen wäre, die Zeugen hätten lediglich unkritisch wiedergegeben, was im Rapport nachzulesen war. Die Vorinstanz durfte willkürfrei auf die Aussagen abstellen. Die Kritik des Beschwerdeführers, mit welcher er die Glaubwürdigkeit der Zeugen und die Glaubhaftigkeit ihrer Aussagen zu erschüttern versucht, bezieht sich auf Nebenpunkte und nicht auf auf das Hauptgeschehen (beispielsweise auf das Wetter zur Tatzeit, die Abstandsangaben und die Zahl der anwesenden Polizeibeamten und ihre Sitzordnung im Kleinbus; siehe Beschwerde, S. 10 f.). Diese Kritik entkräftet die Vorinstanz mit nachvollziehbaren Argumenten (Urteil, S. 17 f.). Damit setzt sich der Beschwerdeführer nicht im Sinne von Art. 106 Abs. 2 BGG auseinander.
Offen bleiben kann die Frage der Verwertbarkeit der Aussagen des Zeugen B._. Selbst wenn man der Auffassung des Beschwerdeführers folgen und diese Aussagen als nicht verwertbar beurteilen wollte, liesse sich das Tatgeschehen und damit der rechtserhebliche Sachverhalt ohne Weiteres gestützt auf die willkürfrei als überzeugend beurteilten Aussagen der vier anderen Zeugen erstellen.
4. Der Beschwerdeführer beanstandet die Strafzumessung (Beschwerde, S. 13).
4.1 Das Bundesgericht hat die Grundsätze der Strafzumessung nach Art. 47 ff. StGB und die an sie gestellten Begründungsanforderungen wiederholt dargelegt (BGE 136 IV 55 E. 5.4 ff. mit Hinweisen). Darauf kann verwiesen werden.
4.2 Ohne Bundesrecht zu verletzen, durften die gerichtlichen Instanzen die objektive Tatschwere in Bezug auf die grobe Verkehrsregelverletzung (Befahren der Sperrfläche) als nicht unerheblich qualifizieren, weil die Autobahneinfahrt von Zürich her aus einer engen Rechtskurve in die Autobahn mündet, sich die von der Autobahneinfahrt kommenden Fahrzeuge im Beschleunigungsstadium befinden, die Fahrzeugführer dort nicht mit einem von der Sperrfläche herkommenden Fahrzeug rechnen müssen (erstinstanzliches Urteil, S. 29) und im Zeitpunkt der inkriminierten Fahrt ein hohes Verkehrsaufkommen herrschte und die Fahrbahn bei zwar guten Sichtverhältnissen nass war (Urteil, S. 28 mit Verweis auf die erstinstanzliche Einschätzung der Tatschwere). Die Kritik des Beschwerdeführers, welcher beanstandet, die Vorinstanz gehe willkürlich davon aus, die Strasse sei nass gewesen, vermag die Beurteilung der Tatschwere von vornherein nicht in Frage zu stellen. Abgesehen davon ist nicht ersichtlich, inwiefern die beanstandete Feststellung willkürlich sein sollte (vgl. kantonale Akten, act. 1, Polizeirapport). Der Beschwerdeführer verkennt, dass der Zustand einer nassen Fahrbahn nicht schlecht zu sein braucht (Beschwerde, S. 13).
4.3 Hinsichtlich der mehrfachen einfachen Verletzung der Verkehrsregeln (Überfahren der doppelten Sicherheitslinie, Befahren des Pannenstreifens, Unterlassen der Richtungsanzeige) stuft die Vorinstanz die objektive und subjektive Tatschwere als nicht mehr leicht ein. Sie beurteilt das "Umfahren des Staus" als einen einzigen Handlungskomplex, auf welchen sich die Tatmotivation des Beschwerdeführers insgesamt erstreckte. Aus diesem Grund sieht sie - trotz Freispruchs vom Vorwurf des Rechtsüberholens - von einer Reduktion der erstinstanzlich ausgefällten Busse von Fr. 1'500.-- ab (Urteil, S. 29). Damit begründet die Vorinstanz das Strafmass ausreichend. Die Busse von Fr. 1'500.-- hält sich auch bei einer Gesamtbetrachtung im Rahmen des weiten sachrichterlichen Ermessens und ist nicht zu beanstanden. Eine Verletzung von Art. 47 und Art. 50 StGB ist nicht ersichtlich.
5. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Bei diesem Verfahrensausgang sind die bundesgerichtlichen Kosten dem Beschwerdeführer aufzuerlegen (Art. 66 Abs. 1 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 4'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, I. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 28. Juni 2012
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Mathys
Die Gerichtsschreiberin: Arquint Hill