高速公路在国家经济社会发展中发挥着越来越重要的作用。但由于高速公路建设项目涉及因素多、资金大、周期长,质量、进度、成本和安全是高速公路项目建设中需要重点考虑的核心要素,而对这些因素间的关系进行综合协调控制是目前研究中急需解决的问题。本文充分考虑高速公路建设的现实特点,结合现代系统工程理论和方法,力求为高速公路项目建设中质量、进度、成本和安全多目标的协调控制提供理论和实践支持。(1)针对目前高速公路项目建设的现状和管理中存在的问题,基于项目管理理论、系统分析理论和方法,构建了高速公路建设项目多目标协调与控制体系框架。体系框架包括目标模块、宏观环境、运行机制和新技术应用四个模块,其中目标模块是研究的重点和难点,包括质量、进度、成本和安全四个部分,宏观环境、运行机制和新技术应用是系统运行的保障和基础。这一框架体系将高速公路项目建设中涉及到的诸多因素及其之间的关系进行了系统分析和描述,为深入研究各要素及其相互间的关系奠定了基础,为高速公路项目的建设提供了理论支撑,丰富了高速公路项目建设的管理理论。(2)提出了高速公路项目建设双层嵌套质量链,构建了施工过程链的系统动力学质量控制模型。以施工环节为重点,分析了包括决策、设计、施工、验收、运营维护等环节的外层质量链;对施工环节进行细分和设计,嵌套了内层质量链。运用系统动力学原理建立了施工过程质量影响因素因果回路图,分析了各因素之间的反馈耦合关系,绘制了高速公路项目质量控制存量流量图,对施工过程进行仿真模拟,识别敏感变量,有效提高施工过程质量链控制效果。(3)构建了基于贝叶斯网络的高速公路项目进度评价模型,提出了高速公路项目进度循环调控体系。将高速公路项目进度影响因素分为环境影响因素和主体控制因素,构建了环境影响因素的贝叶斯网络评价模型,进行了环境影响因素的敏感性分析;基于主体、对象及要素的综合分析,结合贝叶斯网络环境影响因素的评价结果,构建了包括环境影响因素评价、主体能力优化和项目进度调控的多环节高速公路项目进度控制循环调控体系。为高速公路项目的进度控制提供了方法支持。(4)基于模糊关联模型和挣值法,构建了高速公路项目建设两阶段成本预测与控制模型。分析了影响高速公路建设成本构成的复杂性与不确定性因素,运用模糊相关知识建立了基于数据统计和专家打分相结合的高速公路成本预测评价指标。测算了与样本高速公路成本的贴近度和模糊关联度,构建了成本预测的模糊关联模型,进而对拟建高速公路桥梁、隧道(涵洞)、路面工程等进行成本估算。在此基础上运用挣值法从项目绩效管理角度出发,选择按固定时间段节点和按建设里程碑节点设置检测点的方式,对高速公路建设成本、工期的两要素进行成本偏差分析和控制,提出了成本管理建议。(5)构建了包含状态监测、风险评估和响应决策的多层次高速公路建设安全风险防范与预警体系。在状态监测模块中,利用多源信息共享、交换和融合技术,对实体和信息源进行了多层次多方面的信息获取和融合优化。在风险评估模块中,分析了基本事件失效原因的客观因素和人为因素,利用事故树分析法计算了各基本事件的失效概率和顶事件的发生概率。在响应决策模块中,基于静态和动态指标进行了安全风险分析,并根据环境情况和事态变化对项目建设的安全水平做出状态预测和决策响应。为高速公路的风险防范和预警提供了可借鉴的经验。(6)基于效益理论与平衡理论,构建了高速公路建设项目质量、进度、成本、安全等多目标协调综合评价模型。针对高速公路项目建设的多目标特点构建了质量、进度、成本和安全多级协调控制评价指标体系,设计了基础效益、复合效益及平衡指数进行协调性综合评价,考虑多目标影响度的复杂性,将协调度评价分为两个阶段,第一阶段是对质量、进度和成本的协调度评价,第二阶段是将质量-进度-成本作为整体再加入安全目标进行协调度评价。对RX高速15个标段进行了多角度的综合协调评价,提出了促进多目标协调管理的对策建议。