近十余年以来，伴随着交通基础设施的大规模建设，我国经济发展需求与运输能力不足的矛盾得到一定程度的缓解。然而，在相当长的一段时期内，道路安全工作未能相应跟进，导致了交通安全问题的凸现，其中高速公路安全问题尤为突出。 在道路安全管理中，需要考虑的因素众多，管理人员的决策往往过多依赖经验而缺乏足够的理论支持；尤其在时效性要求很高的实时交通管理中，各种数据纷繁复杂，仅依靠手工处理必然拖缓决策速度。因此，利用快速发展的计算机等技术，以既有的理论和经验为基础，创建针对管理人员的决策支持系统，就成为提高反应速度、保证决策质量的重要途径。具备空间分析功能以及良好图文交互性能的地理信息系统(GIS)则可以作为道路安全管理决策支持系统的优秀平台。 本文依托“杭州湾大桥交通安全运营管理系统”的研发，将道路安全管理工作划分为实时安全管理和长期安全改善两个层面，建立了决策支持系统相关模型，并将部分模型成功地应用于实践。 首先，本文在对国内外相关理论和技术进行充分调研，并对影响高速公路安全的各种因素进行概要总结及时效性分析的基础上，确定了高速公路交通安全管理决策支持系统的功能层次及各层次的主要内容。 继而，在实时安全管理层面，本文对其流程和应采用模式进行了深入的分析。以灾害性天气下的安全管理为研究的切入点和例证，对包含信息采集、数据分析处理、信息发布在内的实时安全管理流程进行了阐述、分析；在对路段区、服务区和立交区的安全对策进行分析、比较的基础上，建议了高速公路实时安全管理应采取的模式。基于上述结论，并结合GIS相关理论，建立了适于实时安全管理模式的路网模型。 然后，在长期安全改善层面，对事故多发段点鉴别、改善措施评价的相关数学模型进行了分析和概括总结，并简要叙述了适用的路网模型。 综合考虑上述两部分内容，提出了基于GIS平台的系统总体设计。确定了系统在高速公路监控中心的定位，对系统包含的各个子系统进行了定义和功能说明，拟定了数据库的组成内容，阐述了系统的业务流程。 最后，作为本文研究内容的工程应用，着重介绍了所开发的软件“杭州湾大桥交通安全运营管理系统”。