本文运用统计分析、数学分析、概率论分析等方法,分别对山区高速公路平纵组合研究和互通式立交选址选型的研究与探讨、基于车道变换的互通式立交最小净距模型、隧道与互通式立交出口间距、高速公路服务区出入口匝道长度研究等方面进行了深入的研究,并得出相应的成果。本论文主要研究成果如下:因为山区高速公路具有地形地质条件复杂和工程量巨大等特征,所以其互通式立交与平原区特点不同。布设时,需要结合山区互通的特点灵活选址选型,合理布设。本文通过实例,分析总结山区互通式立交的特点,根据山区互通的特点,阐述立交方案选址选型的总体原则;并通过具体工程实践和具体应用,分析各条原则的内涵,从而启示山区互通选址选型的核心思维。在平竖线形组合方面:提出了判断平纵面组合合理性的必要条件是具有良好的视线引导和保证路面排水,从视线引导的角度,提出了不同设计速度下,可不满足“平包竖”组合原则的凸形竖曲线半径和竖曲线长度及夜间行车和跨线桥下凹形竖曲线半径和竖曲线长度指标值,从路面排水的角度,提出了包括最小纵坡度、最小横坡度及路面结构排水三方面的,可不满足“平包竖”组合原则的三项量化指标;提出了在视线引导和路面排水综合条件下,平纵组合可不满足“平包竖”的技术指标。隧道与互通式立交出口之间的间距受到很多因素的影响,考虑驾驶员视觉特性、隧道与互通式立交之间的车流运行特性,提出了不同的路段的间距需求,计算出各间距组成部分的间距值,并据此提出隧道与互通式立交出口之间的净距值,指导新建工程,针对于已建工程中间距过小的情况,提出改善措施。建立的两座相互独立的互通式立交间的最小净距模型,能够解决两互通式立交因间距不足导致的多种交通问题,同时能够实现城市外环路对不同车流对象的服务功能。基于驾驶员对交通信息的心理以及生理反应研究,建立了驾驶员车道变换模型。然后,通过进一步分析调查资料来确定行车速度与驾驶员变道转角间的回归关系,同时结合驾驶员在寻求可接受间隙过程中驶出的距离,从而建立两互通式立交间净距的关系模型。以深圳外环高速公路为例进行实践分析,其结果显示:在距离比较近的两互通立交间应该合理设置非必要道路交通标志;在设计车度为80km/h和100km/h的双向六车道上,互通立交间的净距应分别不小于880m和1410m;在大型车所占比例比较高或者交通混行严重的互通立交的最小净距应该大180~200m。综合考虑服务区出入口匝道长度的影响因素,采用试验调查和统计分析的方法,从服务区匝道组成及特点分析出发,基于二次减速和可插入间隙理论,分析服务区出入口匝道车辆的变速过程,建立服务区出入口匝道各部分长度计算模型;并基于对陕西省境内高速公路服务区现场调查数据回归分析和国内外相关研究成果,提出在各种主线和服务区设计速度下出入口匝道的不同部分长度的推荐值,有关人员在相应情况下可以把这些数值作为参照。