随着我国经济的不断发展,高速公路里程逐年增加,截至2008年底,我国高速公路通车里程已达6.03万公里。高速公路运输在给人们生活带来方便、高效、快捷的同时,高速公路交通事故所造成的人员伤亡及财产损失也给人们带来了深深的伤痛。如何改善高速公路交通安全状况,预防及减少高速公路交通事故是一个亟待解决的问题。本文针对高速公路交通安全严重态势,在借鉴、参考前人对交通安全、智能交通系统(ITS)等研究的基础上,通过建立高速公路交通安全预警系统来预防和减少交通事故,从而提高高速公路交通安全水平。首先,概括了高速公路及高速公路交通事故的特点,阐述了交通事故致因理论,通过交通事故统计数据的收集及高速公路实地调查,从人、车、路、环境四个方面详细地分析了高速公路交通安全影响因素,为预警模型条件属性集的建立提供了理论支持和基础资料。其次,将预警及预警管理理论引入到高速公路交通安全领域,对预警的定义、预警基本原理、预警方法及准则、预警分析及预控对策、预警系统功能等作了详细的阐述,搭建了高速公路交通安全预警系统基本架构,为预警系统的建立奠定了理论基础。简要介绍了几种常见的预警模型,着重比较了粗集及神经网络的优缺点；在阐述粗集基本理论后,建立了基于粗集的高速公路交通安全预警模型。最后,在预警模型实证分析中,用ABC分析法选取了高速公路交通安全的主要影响因素,建立了高速公路交通安全决策表；运用粗集理论中的决策表简化、知识约简等方法在高速公路事故原因与事故形态之间建立了映射关系,找出了事故决策规则；事故决策规则与实际交通事故成因及规律的吻合性和昆石高速公路交通事故实证分析验证了基于粗集理论预警模型的有效性及准确性。