近年来,由于国家政策的出台与大力改善,我国的交通安全状况有了明显的提升,然而,与国外发达国家相比,总体交通安全形势依然严峻。高速公路系统作为国家交通网络的重要组成部分,其安全性与大众的生命与财产安全息息相关,因此进行高速公路系统安全性分析与研究是极其必要的。本文根据系统可靠性理论,研究了高速公路系统的安全可靠度问题。以辽宁省高速公路为例,确定了基于清除变量的单向事故发生间隔时间统计分布形式,构建了基于事故发生间隔时间的高速公路系统安全可靠度度量模型,提出了基于全部路段和基于关键路段的2种方法用以提升高速公路系统的安全性。首先,分析了高速公路基本路段、主线收费站、互通式立体交叉及高速公路系统的事故发生间隔时间统计分布情况。采用MATLAB统计分析软件拟合了事故发生间隔时间的最优分布形式;最终通过皮尔逊卡方检验确定了高速公路系统及其子单元基于清除变量的单向事故发生间隔时间统计分布形式,即服从对数正态分布。其次,在可靠性理论适用高速公路安全分析的基础上,定义了高速公路系统的安全可靠度;确定了高速公路系统及其子单元的安全可靠度量化指标与函数形式;根据标定的安全运行函数,对基于交通量和路段长度的清除变量概念进行了明确;最终构建了高速公路系统及其子单元的安全可靠度度量模型。然后,提出了基于全部路段和基于关键路段的2种方法用以改善高速公路系统的安全可靠度。确定了高速公路系统及其子单元的安全可靠度改善步骤,具体包括初始安全可靠度计算、分配权重系数确定、目标安全可靠度设定及关键路段识别;在此基础上,给出了安全可靠度改善效果分析指标,并提出了基于成本增量的经济效益分析方法。最后,探讨分析了沈山高速公路的安全可靠度应用情况。分别采用2种方法对沈山高速公路系统及其子单元的安全可靠度进行了改善,提出了具体的安全可靠度改善措施,并对二者的安全可靠度改善效果及成本效益进行了对比分析。分析结果表明,基于关键路段的可靠度提升率明显高于基于全部路段的可靠度提升率,但基于全部路段的安全可靠度改善方法更为经济且值得推广。