山区高速公路桥隧群路段结合了桥梁、道路和隧道三种构造物形式，交通环境复杂，属于交通环境突变段，是交通事故的主要空间分布点。发生在桥隧群路段的道路交通事故多为群死群伤特大事故，致死率高。目前，国内外对高速公路隧道群整体、单个隧道、单个桥梁的安全研究较多，从系统角度将三者作为一个整体进行研究相对较少。山区高速公路桥隧群路段的事故统计数据缺乏，大多数研究都在定性地探讨山区高速公路桥隧群路段行车安全的重要性和管理措施等，事故安全机理分析不透彻。山区高速公路桥隧群路段行车事故的发生是行车过程中复杂灾变因素的耦合作用的结果，一般的交通事故致因理论难以解释桥隧群路段行车事故发生机理。因此，对山区高速公路桥隧群路段行车安全机理、驾驶员行为、车辆安全状态和行车安全控制策略等关键性问题进行研究，对于提高山区高速公路桥隧群路段交通安全性，有效降低交通事故率，创建安全和谐的道路交通环境意义重大。为深入探讨山区高速公路桥隧群路段行车安全机理，文中分析了桥隧群路段的结构型式、环境特征和事故影响因素，分析了桥隧群路段行车系统的耗散结构特性，提出利用熵理论和耗散结构来研究山区高速公路桥隧群路段行车系统安全机理，建立了熵流指标体系和系统安全熵模型，给出了熵流值的计算方法。最后，以“六武高速—安徽段”桥隧群路段为样本进行实证分析，对系统安全熵模型和计算方法进行了实例验证。结果表明：维持桥隧群路段行车系统的耗散结构是系统安全运行的基础，采用熵理论和耗散结构能够解释山区高速公路桥隧群路段行车安全事故发生机理，当|B|>1+A2时，该桥隧群路段行车系统为耗散结构，系统处于安全有序状态，当|B|<1+A2时，该桥隧群路段行车系统为非耗散结构，系统处于不安全状态。驾驶员行为研究是山区高速公路桥隧群路段行车安全研究中的基础和关键环节。心理测试是严把客车驾驶员入门槛的重要手段，视觉、感知和反应是驾驶员在实际驾驶操作过程中三个重要阶段或环节，其中的任何一个出现失误，都可能导致交通事故。基于此，首先，分析了驾驶员心理行为特性，并应用德尔菲法(Delphi Method)确定山区高速公路桥隧群路段客车驾驶员心理测试指标，通过对1400名客车驾驶员的测试，运用百分位数法确定了各项指标的正常值范围。其次，运用病例对照的方法，通过152对安全驾驶员和事故驾驶员的现场测试，验证了山区高速公路桥隧群路段客车驾驶员心理指标正常值及其评判方法是否合适。最后，采用驾驶适性检测仪器对山区高速公路桥隧群路段驾驶员生理、心理特性现场测试，通过数据分析，探索驾驶员视觉特性、感知特性和反应特性对山区高速公路桥隧群路段行车安全的影响，分析影响因素的相关性。针对山区高速公路桥隧群路段行车系统的脆性特性，将适应性Agent图论应用于桥隧群路段车辆安全状态的研究。首先，文中界定了桥隧群路段车辆安全状态的内涵，分析了其影响因素，采用“五行理论”对桥隧群路段行车系统车辆安全状态演化过程进行定性描述；其次，剖析了系统脆性与安全熵的关系，分析了桥隧群路段行车系统的崩溃过程，建立了桥隧群路段行车系统脆性行为的适应性Agent图；最后，依据安徽省山区高速公路桥隧群路段车辆追尾事故统计资料，对桥隧群路段行车系统脆性行为进行仿真，揭示车辆安全状态演化趋势，验证适应性Agent图在桥隧群路段行车安全方面应用的合理性和可行性。仿真结果表明：关键顶点的崩溃，短时间会导致整个系统的崩溃；各顶点状态初值决定着整个系统崩溃行为的发生；整个系统的崩溃有一定的延迟性。为提高山区高速公路桥隧群路段行车系统运行质量，首先，以桥隧群路段交通特征为切入点，分析山区高速公路桥隧群路段出口交通标志设置有效性和传递信息的条件，建立出口处交通标志有效设置模型；其次，分析高速公路桥隧群路段减速振动标线设置存在的问题，以人机工程学和交通流理论为基础，分析了驾驶员有效利用减速振动标线传递信息的条件，建立减速振动标线与山区高速公路桥隧群路段进出口安全距离的理论模型；再次，分析桥隧群路段限速的影响因素和确定方法，采用TOPSIS计算方法，确定了山区高速公路桥隧群路段限速值。最后，针对传统的评价方法主观性比较强、适用性差、结果精度不高等不足，采用可拓理论，建立基于可拓物元理论的山区高速公路桥隧群路段行车安全控制策略综合评估模型，并通过实例验证模型的科学性和可行性。