高速公路系统作为现代化运输通道,对区域经济和社会发展具有重要作用。但是高速公路部分系统的性能往往受到各种事件影响而下降,高速公路表现出脆弱性,尤其是不良天气发生后,路段封闭或拥堵频发,事故报道屡见不鲜。明确和分析高速公路系统中的路段脆弱性有利于保证系统的正常运行,提高应急疏散效率。首先,本文梳理了高速公路系统脆弱性的定义、相关概念和基本特点,由于隐蔽性和激发条件多样性是脆弱性的主要特点,因此挖掘系统脆弱性被激发的条件是脆弱性研究的基础。根据是否直接影响多条路段为根据,各因素分为宏观脆弱因子和微观脆弱因子,用德尔菲法确定影响关系矩阵。利用DEMATEL/ISM集成模型建立脆弱因子层次关系模型,发现网络拓扑结构是脆弱性的直接影响因子,不良天气是激发脆弱性的主脆弱因子,因此重点分析不良天气下路网拓扑结构变化和路段失效特点。其次,分析不良天气下高速公路道路失效特点,发现受不良天气影响严重的路段,其强制型失效概率大,相邻路段通行能力也受天气影响而降低,因分担失效路段的交通量而流量增加,发生拥堵型失效的概率增加。然而传统节点删除法只考虑路段单独失效,没有考虑相邻路段通行能力的折减,这不符合不良天气对道路交通系统的影响特点。最后,结合不良天气下高速公路道路失效特点,提出考虑级联失效的改进节点删除法来评估高速公路路段脆弱度,该脆弱度评估模型重点解决三个问题:基础数据的获取、脆弱度评估指标选取以及算法设计。高速公路路段脆弱度评估所需的基础数据包括网络拓扑结构、路段长度、车道数、行驶速度和OD矩阵,评估指标包括结构脆弱度、路段失效概率、失效后果严重度,路段流量根据用户均衡分配模型获得,通行能力的折减系数根据事件等级和路段速度确定,改进节点删除法比传统节点删除法更适用于不良天气下高速公路路段脆弱度评估。以黑龙江省高速公路网为例,应用两种方法对路段脆弱度进行计算,并结合评价结果提出相应的改善措施和建议。