指路标志系统是高速公路基础设施的重要组成部分,近年来随着国家高速公路网络的日益完善,高速公路网密度得到大幅提高,鉴于此国家对指路标志系统进行了全国范围的结构调整。伴随着经济的发展,车辆保有量快速增长,本地车辆和跨区域的长途车辆对高速公路指路标志的服务需求也日渐精细化。因此,现有的指路标志系统在多因素的影响下和人们日益提升的服务需求方面,面临着新的挑战。以多因素耦合为条件,以用路者为服务对象,以提升指路标志系统的服务质量为目标,对高速公路指路标志系统进行优化研究。首先,实际调查了样本高速公路的指路标志现状,分析指路标志系统存在的问题,按类型重新划分了指路标志系统,确定指路标志的影响因素并界定了耦合因素,进行了多因素耦合效应的原理分析及逻辑构建。在此基础上设计了单一指路标志版面,并进行标志视认效果问卷调查,得到了不同类型的标志版面要素排布、信息选取原则及优化方案;基于眼动视认特性,进行了指路标志组合形式及布设形式的动、静态眼动视认实验,分别对引导标志系统的组合因素耦合效应及空间密度与支撑结构要素耦合效应进行了探索。结果表明,标志组合复杂程度、组合信息量阈值及信息分布版面数目对驾驶员传达信息影响较大,且指路标志支撑结构的空间布设密度对驾驶员视认负载影响较大,经优化确定了标志版面,以标志组合及布设形式搭配使用,作为指路标志系统基本优化方案。在以上研究的基础上,设计了驾驶模拟试验方案,搭建了三种不同出口数量的试验场景,以出口间距和标志设计方案等影响因素作为耦合条件,考虑驾驶员在行驶过程中形成的“视觉+认知+操作+效果”视觉特性、心生理影响及驾驶行为特征,选取了14个评价指标进行精细化影响分析和重复测量方差分析,发现出口匝道间距、指路标志方案设计及因素间相互作用,对刹车次数、注视次数、扫视时间及次数影响没有差异,对平均速度、加速度、制动功效等八项评价指标影响差异显著,可作为关键评价指标,验证指路标志系统优化方案的有效性和实用性。采用熵权法确定8个关键指标的权重,TOPSIS法进行综合评估分析。对多个密集出口场景进行对比研究表明,在合理位置布设“分车道分车型限速”、“下一出口+地点距离”、“出口+直行”多级预告、“多出口预告+直行预告+出口预告+出口”标志组合为指路标志系统优化方案,指路效果最为有效。出口匝道数量越多且连续密集出口间距越近,对驾驶员操作行为造成干扰越大,若增设至两个连续密集出口采用长间距5km“优化组”方案最优;若增设至三个连续密集出口,出口位置距目的地较近,为保证驾驶员安全高效驶离主线,采用短间距2km“优化组”方案最优。