随着社会经济的快速发展，我国市场化、工业化、城镇化、国际化进程不断加快，交通运输量呈现超常规的增长，交通运输设施，尤其是原有公路主干线已无法满足交通快速增长的需要。社会经济发展引发的公路交通需求快速增长与高速公路基础设施供应滞后之间的矛盾是制约我国公路交通发展的主要矛盾之一。因此，总结、创新国家高速公路网规划的理论与方法，探索适合我国经济社会发展的公路网交通量预测方法、研究合理的高速公路网规模预测模型、创新高速公路网布局方法、优化高速公路网规划效果评价模型，已成为当前公路交通规划理论需攻克的难题。在归纳总结传统公路网交通量预测方法的基础上，为研究预测高速公路交通量，首次提出全国主要公路通道的概念，对主要公路通道进行界定，并对现状交通分布的特点与发展规律进行分析，研究不同地区经济社会与通道交通量的相关关系，通过趋势外推法、相关分析法和四阶段法进行定量分析，对相关模型参数进行标定，结合专家法进行定性分析，综合得出全国主要公路通道未来交通需求和三个重点区域的交通需求，预测得到主要通道的交通量，为高速公路网络布局研究提供可靠的数据支持。重点分析当前我国公路在综合运输及经济社会发展中的地位和作用，提出当前是高速公路建设发展的关键时期，在综合分析的基础上进行总结和展望，对我国未来高速公路发展趋势进行综合分析。结合道路的功能分类和公路网功能层次划分，从宏观和微观两个层面定位国家高速公路网的功能，并提出相应规划目标。运用连通度法对国家高速公路网规模进行预测，给出了高、中、低三个方案，并对三个方案进行分析；结合灰色模型和广义神经网络模型，建立了GM-GRNN预测模型，对我国高速公路网总规模及国家高速公路网规模进行了预测，并与连通度法的预测结果进行比较分析。从国家高速公路网的战略取向和功能定位出发，根据我国经济社会发展战略的需求规律，研究我国国家高速公路网规划的总体布局思路，提出以逐层展开为主线、以单因素分析为补充的布局规划方法，结合经济和城镇布局、交通区位、地形和环境条件、路段重要度分析、主要通道交通需求分析等对路线进行优化，在此基础上征询专家意见，开展国家高速公路网布局规划研究。对国家高速公路网规划评价指标体系建立的原则、指标选取方法等进行深入分析，通过比较分析筛选出4大类评价指标，并据此建立高速公路网规划评价指标体系。引入AHP法、多目标灰关联法及DEA方法等数学方法，分别进行高速公路网规划效果的评价方法研究，构建数学模型，完成评价流程设计，并运用数学模型对国家高速公路网布局规划的几个方案进行比较分析。