在城乡结合部和公路村镇段交通事故频发,严重阻碍了城市的对外经济联系和乡村的经济发展。研究城乡结合部和公路村镇段交通安全提升技术,可有效解决城乡结合部和公路村镇段的交通瓶颈问题,对提高我国道路交通的安全性有着强大的推动作用。通过实地调研,在大量采集城乡结合部和公路村镇段的车辆运行速度、交通量、事故等数据的基础上,首先基于GIS的核密度估算方法、聚类分析原理分析了交通流特性和事故时空分布特征,发现城乡公路晚高峰时段出城方向的交通量较大,公路村镇段摩托车比例高,确定了车速分布、事故多发路段和交叉口事故原因。其次,根据事故特征,结合城乡公路交叉口处驾驶员心生理和交通流特性,提出平面交叉安全优化设计方案,并使用仿真软件Synchro,确定了最优方案。再次研究了接入口平面、纵断面、横断面要素对交通安全的影响,进而基于最大熵原理确定了合理的接入口间距在120~140m之间,基于节约面积的原则和相关规范确定了接入口其余各要素值。接着对会车时驾驶员的心生理变化规律进行研究,提出横断面的优化设计方案,运用K-means算法确定了不同路段的错车道间距值。最后以心率增长率、车速标准差、坡度、曲线半径为指标,结合边际事故递减效应,运用元胞自动机原理构建了事故预测模型。研究成果的应用,能有效提高我国城乡结合部和公路村镇段道路行车安全性,减少事故损失,并为相关规范编制提供了依据。