随着我国经济快速发展,交通量急剧增加,道路交通的地位也显著提升。国省干道作为我国连接省、市、县等主要交通集散中心的重要通道,其承担的交通运输任务尤为重要。与此同时国省干道的安全问题也受到人们的重视,如果能够实时对国省干道交通状况进行检测并实现预警,通过控制手段实现对交通安全的影响,将大大提高国省干道的安全性。而车路协同系统作为ITS发展的主要方向之一,拥有广泛的应用范围。基于车-路,车-车通信等技术,实现车辆和道路基础设施的智能协同配合,不仅能有效减少各种碰撞事故的发生,而且能够大范围内实现交通协调控制,提高道路交通安全。本文以国省干道的交通安全预警为研究对象,首先分析了国省干道交通事故特征及影响因素,介绍了车路协同系统的关键技术,对车路协同系统技术方案和框架构建进行设计,并对路侧智能设备方案和云控基础平台这两个重要组成进行设计。然后在此基础上结合国省干道交通安全预警系统的需求分析,探讨了基于车路协同的国省干道安全预警系统的构建理论与方法,并面向传统人工驾驶车辆和V2X联网车辆两种不同的用户,明确系统功能定位及用户需求。最后确定了本文要构建的预警模型为车路协同系统中交通信息处理模块内部的数据预测模型。利用BP网络可以拟合任意非线性函数的功能,建立国省干道安全预警模型,并通过算例使用MATLAB进行模型的仿真实验,验证其精度和正确性。并利用基于V2X的超速预警系统在长沙县的工程实例,通过分析系统对布设点位安全和速度的影响验证系统有效性。