随着高速公路运营里程的持续增加,日益增大的交通需求与交通安全的矛盾日益尖锐,致使高速公路重特大交通事故频发。脆性是复杂系统的一个基本特性,即当系统的某一子系统受到一定程度的内外干扰时,将失去原有的正常功能发生崩溃。高速公路系统遭受一定程度的内外干扰极易引发交通事故,导致部分子系统崩溃,甚至丧失正常功能。因此高速公路突发事故实际是高速公路系统脆性被激发的体现。高速公路的实体界壳与模糊界壳共同构成高速公路系统的多维界壳,维护高速公路系统的正常运行,实现系统与外界的有序交换。本文从高速公路系统事故出发,基于界壳理论以及脆性理论对高速公路系统脆性进行研究。概括起来有以下几方面:(1)分析了复杂系统及高速公路系统的脆性,研究了熵理论基础,分析了受到崩溃子系统影响的子系统若要从所受到的干扰中恢复,须依靠外界负熵的进入,即依靠高速公路系统界壳的卫护与交换作用,引入负熵流,抵消本身熵值增加,努力消除高速公路系统面临崩溃的危险,阐释了运用界壳论对脆性进行深入研究的合理性。(2)通过对界壳理论的清晰理解,论证了高速公路实体界壳以及模糊界壳的真实存在,对实体界壳参数进行研究,明确了高速公路系统多维界壳的卫护及交换原理。结合热力学第二定律及脆性理论,论证了高速公路系统内部的熵增是对内部有序结构的摧毁过程,而界壳的存在力图阻止这一摧毁,且通过界门输入负熵,对抗高速公路系统脆性作用,阻止脆性被激发。(3)从高速公路系统突发事故出发,建立了高速公路系统突发事故脆性模型,研究了脆性结构,明确了脆性因素对系统的作用机理,确立了脆弱等级划分原则。通过对高速公路系统突发事故影响因素分析,基于突发事故建立高速公路系统脆性防御界壳模型。将模型参数作为量化指标,结合实例,通过参数量化对实例脆性激发防御现状进行对比分析,找出了主脆性因素,从根源上加固防御界壳,为高速公路安全管理指明方向。