随着我国经济的高速发展，交通基础设施建设不断取得新的成绩，运输保障能力进一步提高，公路里程、汽车保有量、驾驶人群体等也迅速增长。据统计，截至2011年底，我国公路总里程达410.64万公里，机动车保有量达到2.25亿辆，而相对于公路网的迅猛发展，公路运营及公路网设施本身的管理却远远跟不上其建设的步伐。自然灾害、突发异常事件以及养护工作的滞后等因素会造成公路行车中断、危及行车安全等一系列不良后果。统计指出，2011年全国国省干线公路共发生交通事故总数72044起，造成30171人死亡，83932人受伤，直接经济损失5.961亿元，死亡人数占全国公路死亡人数的67％，直接经济损失占全国公路的77.48％。由此可见，对国省干线公路网进行监管，在我国公路发展和建设中显得尤为重要;而作为监管的前提，公路当前交通状态的获知，以及对导致路网交通异常原因的准确掌握，更是路网管理者采取有效措施的重要保障。　　目前，对交通拥挤状态的判别均是在城市道路以及高速公路上，对道路里程长，外界环境相对较差的干线公路，交通异常状态的判别才刚刚起步，而干线公路的交通特征与城市道路以及高速公路相差较大，因此还有很多方面需要进一步研究。同时，对于交通异常的致因分析，目前的研究也仅限于高速公路，研究手段主要利用VISSIM、Paramics进行微观仿真，对于资金有限、交通组成复杂、道路条件较差的干线公路而言，数据的来源、仿真的实现更具有较大难度，因此寻找新的方法来对干线公路进行交通状态分析，探索不同致因下交通流的变化情况，对干线公路的交通特征分析、干线公路交通事件预警等有着重要意义。　　为了便于国省干线公路的运营维护，配合路网监测与应急处置中心的建设，论文基于国省干线公路特征，展开了以下工作:　　(1)国省干线公路交通状态评价指标体系建立　　从路网管理者和路网用户对国省干线公路交通信息发布类型的需求角度出发，考虑评价指标基础数据的可获取性，建立国省干线公路路段交通状态评价指标;同时，路段指标的求算基础上，根据路网的空间拓扑结构求算路网指标，以此实现公路网评价指标体系构筑及评价指标求算。　　(2)针对国省干线公路特征的改进型元胞自动机模型构筑　　结合不同类型元胞自动机的优势，根据国省干线双车道公路的微观交通特征，考虑车辆的驾驶员具有其不同的驾驶特点，将跟驰理论的加速度引入元胞自动机模型，并将驾驶员特性与车型结构作为标定参量引入CA模型，构筑更符合国内公路特征的常态下双向双车道元胞自动机模型;在此基础上，根据异常状态在车道的映射，构筑异常状态下双向双车道元胞自动机模型。　　(3)常态下国省干线公路交通特征及冲突分析　　利用常态下双车道公路元胞自动机模型，采用开放边界条件进行数值模拟，利用实测的数据进行模型标定，真实地重现了不同性格和不同驾驶员比例情况下的交通状况;在此基础上，提出元胞自动机模型条件下的冲突确定方法，分析不同性格和不同驾驶员比例情况下的严重冲突数，并研究交通冲突与其他交通参数的关系，给出交通事故事前预警方法。　　(4)国省干线公路异常判别方法及不同异常致因下国省干线公路交通特征分析　　利用卡尔曼滤波算法实现国省干线交通状态异常判别，再通过异常状态下的元胞自动机模型分析不同致因条件下的公路交通特征，进而建立异常状态交通特征库。当公路路段发生交通异常后，首先通过异常判别算法实现对交通异常的识别，然后利用向量相似度方法对交通异常的致因进行确认，最后根据致因给出交通异常事后预警和应急响应机制。