随着道路里程快速增长和道路网络的不断完善,我国机动车保有量的增长更为迅速,道路负荷日益严重。特别在春运、“黄金周”等节假日期间,交通流量激增,大规模集中出行,以及车流高峰期的延长使得节假日期间高速公路交通供需矛盾严重激化。高速公路交通拥挤和交通事故及其引发的交通安全、运输效率、环境污染和能源消耗等问题已经受到社会各界的广泛关注。高速公路网运营管理各项工作的实施必须以准确掌握高速公路网实时运行状况及其发展趋势为基础和前提。所谓高速公路网交通流运行态势评估,即是对高速公路网交通流的实时运行状态及发展趋势进行分析、判断和预测。其目的是为运营管理和用户出行提供决策依据。高速公路网交通流运行态势评估技术是实现运营管理模式由“经验性被动反应”向“科学高效主动调控”转变的前提和关键。本文针对我国日益突出的高速公路网拥堵和突发事件频发的问题,借鉴国内外高速公路运营管理的先进经验和技术措施,立足我国道路交通人文环境特征,研究建立面向多层次管理需求、多粒度特征关联的高速公路网交通流运行态势的评估理论与技术。论文第二章首先对高速公路运营特征及管理现状进行了深入调研与分析,明确了高速公路运营管理的技术需求,阐明了高速公路网交通流运行态势评估的目的。高速公路交通流运行态势评估是涉及多尺度、多变量、高度随机和时变的复杂系统分析问题。第三章通过深入分析高速公路网的层次结构,针对不同层次的管理需求,构建服务于态势评估的路网拓扑结构模型。基于构建的路网拓扑结构模型,第四章深入分析与路网交通流运行状态及发展趋势相关联的路网管理单元动静态属性。第五章研究构建宏观(高速公路网)、中观(路段)、微观(基本管理单元)多粒度层次的路网交通流运行状态评估指标体系,该指标体系从安全性、畅通性和高效性三个方面反映交通流运行状态,并对畅通性指标和高效性指标进行了多层次关联的建模研究。第六章通过分析高速公路网交通流运行状态时空演化的内在规律,建立高速公路网交通流运行状态发展趋势预测思路,并重点研究了路网突发事件的持续时间及其在路网中的空间影响范围。最后,第七章对全文的研究成果进行了归纳总结,得出了论文的主要结论及创新点,并提出进一步研究的展望。