随着高速公路通车里程和车流量的不断增加,高速公路在交通运输中的作用越来越突出。其快捷、高速的特性和超强的运输能力,为人们的出行提供了极大便利。但是,高速公路交通事故以及自然灾害等突发事件的发生,将会造成交通的严重拥堵甚至整条高速公路的瘫痪。对高速路网的结构进行分析,有效地辨识容易导致交通拥堵的关键节点,并对关键节点有针对性的强化,能够极大地提升高速公路的通行能力。本文依托国家科技支撑计划课题——基于大数据的多尺度公路网运行态势分析技术及系统研发,对高速路网结构进行了深入的分析。本文首先分析了高速公路的影响因素,研究了复杂网络的基本模型以及图论的相关表示,掌握了综合评价的方法,总结了国内外相关领域的研究成果,为下一步建立路网评价指标体系奠定了基础。其次,从高速路网分析的方法——复杂网络入手,对复杂网络的统计指标进行了描述。以高速路网的结构属性和功能属性为背景,定义了能够反映城市节点间连通与否、连通强度等结构特征的加权路网模型和考虑公路里程、通行能力功能属性的网络模型,构建了分析节点和路段局部特征以及全局特征的评价指标体系。再次,对关键节点和路段的分析方法进行了归纳总结,给出了关键节点和路段的定义,提出用节点重要度来评价节点的关键性,分别建立了用“介数、基于删除法的生成树、基于删除法的路网效能、基于收缩法的凝聚度”分析节点和路段重要度的模型,创新性的提出了把路网效能运用到节点收缩法中分析节点的重要度。另外,对上述关键节点和路段的辨识方法、重要度指标选取进行了对比分析。通过采用同种分析方法不同重要度指标的实验组合,分析重要度指标对辨识方法结果的影响；通过采用同种重要度指标不同种辨识方法的实验组合,得出辨识方法和重要度指标理想的组合方式,为区域路网关键节点和路段辨识提供理论基础。除此之外,把基于删除法的生成树得到的节点重要度和基于收缩法的路网效能得到的节点重要度分别同节点的度、紧密中心度、节点介数建立两组包含4个变量的样本,针对上述两组样本分别进行K-Means聚类分析,实现了路网中城市节点等级划分。最后,结合课题要求,以河南省、安徽省、江苏省的高速公路为背景,全面应用本文提出的理论和模型,结果表明本论文中的方法其分析结果与实际路网较为一致,可以对高速路网的结构进行有效的分析。