干线公路网综合服务水平与养护投资紧密相关。长期以来,公路服务水平评价主要面向独立项目,系统性不够且缺乏综合性评价指标。评价结果与投资决策关联不紧密,投资更多关注公路设施自身,对驾驶舒适性和行车环境关注度不够。总体而言,为评价而评价,投资决策水平不高。有必要针对干线公路综合服务水平评价与投资决策方法进行深入系统的研究。首先,本文深入研究了服务水平的主要影响因素,以评价指标有效覆盖公路各类设施、指标数据易于获得、评价指标可被量化为原则,结合我国公路养护管理发展需求和各类指标数据的获取能力,兼顾成本效益因素,建立了包括行驶速度、路面磨耗状况、危桥状况、危隧状况、安全设施完好程度、路面平整度、路面跳车程度和绿化美化状况共8类评价指标组成的干线公路综合服务水平指标体系。其次,本文针对干线公路综合服务水平评价指标体系中的8类指标评价方法进行了深入研究,提出了路面磨耗状况评价指标,并在理论分析、三线路面构造深度检测、路面磨耗评价和实验数据分析基础上,建立了路面磨耗指数评价模型和评价标准;基于大规模的路面纵断面高程数据和实地路面跳车评价实验结果,建立了路面跳车指数评价模型和评价标准,并与美国、英国的评价方法进行比较,本文方法更准确、更客观。对其他6类指标,包括行驶速度、危桥状况、危隧状况、安全设施完好程度、路面平整度和绿化美化状况,采用现有技术成果中成熟的评价方法,重点通过模型参数标定,确定了各类指标的评价模型及评价标准。通过层次分析法分析各评价指标的影响效果,确定了指标权重,再依据各评价指标计算结果,计算干线公路综合服务水平。然后,本文通过三线路面构造深度检测实验和数据分析,建立了路面磨耗率和路面磨耗指数的预测方法、预测模型及预测参数;基于多年大量的桥隧构造物调查数据及评价结果,建立了基于马尔科夫概率转移矩阵的桥隧技术状况预测模型。接着,在全国公路养护统计数据和问卷调查基础上,本文针对提升干线公路综合服务水平的各类常用处治措施,分析了各类处治措施对8项干线公路综合服务水平评价指标的提升效果,确定了各类处治措施的单位投资成本,提出了基于单位投资效益(ECR)指标的各类处治措施效益评价方法。最后,本文提出了提升交通状况、安全状况、舒适状况和环境状况的投资需求分析方法、公路投资优先排序模型和干线公路网多目标投资优化决策模型,建立了用于平衡不同公路设施重要程度的效用函数优化模型,提出了增量效用费用比求解算法,并通过实例验证了模型的有效性。在上述研究基础上,本文建立了包括服务水平评价、服务水平预测、服务水平提升和养护投资优化决策全过程的干线公路综合服务水平评价与投资决策方法,为实现畅通、安全、舒适、美丽的公路服务水平发展目标提供强有力的技术支撑。