随着近年来我国公路建设规模的扩大，公路网规划问题越来越得到公路建设和管理部门的关注，其中公路网优化布局理论与方法的研究已经成为我国公路科技工作者研究的热点问题之一。“四阶段法”作为经典的交通规划理论得到了广泛的应用，但从城市群的角度分析，传统规划理论的种种局限性已经表明其很难适应城市群综合交通系统规划的要求，以往研究了大量有关公路网优化布局的方法，但并没有对城市群的公路网优化布局进行过深入研究。鉴于此，本文将研究基于城市群的公路网布局最优化问题。对现有的公路网规划理论和方法进行深入的分析和探讨，提出改进和修正方法，以适应城市群公路网最优化问题的解决。研究工作主要体现在以下几个方面：　　 (1)针对基于城市群的公路网布局优化问题研究现状进行了全面的综述。主要从城市群的概念入手，对国内外现有城市群的类型、作用和发展进行了探讨，并提出中外城市群的差距，同时对城市群发展的理论进行了深入研究。　　 (2)总结分析了公路网结点的层次划分方法。考虑结点的交通运输水平，将结点的运输量作为确定结点重要度的一个指标，对现有结点重要度模型进行了改进，并重点介绍了两种新的聚类分析方法思想。　　 (3)针对目前城市群交通发展的状况，研究了适合城市群交通需求的组合预测方法，对组合预测的流程进行设计，排除组合预测模型中存在冗余方法的可能性。并以辽宁中部城市群为例进行了运用。　　 (4)研究了区域公路网布局的方法，比较公路网布局各种方法的优缺点和使用范围，提出了适合城市群公路网的布局方法。该方法重点强调重要度区位联合布局。本部分最后提出了基于城市群的公路网布局时应具体考虑的问题。　　 (5)应用组合优化理论和双层规划模型分别建立适合高速及一级公路的公路网布局组合优化模型和二级以及二级以下公路的公路网布局双层规划模型，并分别应用线性加权法和乘除法将城市群公路网组合优化模型及双层规划模型转化为单目标优化模型，开发求解城市群公路网布局优化问题的随机发生值算法主程序，并采用VB语言求解。　　 (6)以辽宁中部城市群公路网规划问题为例，在对辽宁中部城市群公路网规划的基本概况和其路网交通现状情况进行分析基础上，利用本文建立的模型进行仿真分析。以此来验证组合优化模型和双层规划模型的实用性和合理性。