城市快速路立体交叉是城市快速路网的重要组成部分，它不仅起到连接城市快速路网和其他城市道路网的功能，实现道路等级的过渡，而且立体交叉设置合理与否也直接影响城市快速路网效益的发挥。目前，由于立体交叉节点定位不够明确，规划不够合理，功能不够完善，造成部分立体交叉节点交通流转换不畅，引起城市路网的拥堵，本文力图通过对城市快速路立体交叉系统优化的关键技术研究，以期寻求解决城市快速路交通问题的有效途径。论文在查阅、总结大量相关国内外文献研究的基础上，从分析城市快速路交通流特性和城市快速路布局入手，确定进行城市快速路立体交叉系统优化的关键问题，主要研究内容如下：（1）在介绍城市快速路立体交叉分类与分级的基础上，根据城市快速路环线和射线的功能，确定城市快速路内环线、中环线及外环线上立体交叉的等级，并结合城市快速路立体交叉选型的影响因素及不同立体交叉型式的优缺点，总结不同城市快速路立体交叉型式的适用范围。（2）在分析影响城市快速路立体交叉节点规划主要因素的基础上，提出城市快速路立体交叉节点规划应遵循综合性原则、协调性原则、先进性原则、系统性原则、效益最大化原则及可持续发展原则。提出利用节点重要度法对城市快速路立体交叉进行规划，选择转向交通量、直行交通量、容积率、相交道路车道数作为计算节点重要度的指标，运用变权与信息熵相结合的方法确定评价指标的权重，并提出城市快速路立体交叉总体布局的步骤。（3）根据不同等级、不同纵坡下城市快速路立体交叉的加速车道及减速车道长度，考虑车辆在主线行驶过程中车辆换道汇入的临界间隙变化的情况，应用微分法确定立体交叉净距，根据车辆行驶路径，提出多车道城市快速路枢纽级立体交叉与枢纽级立体交叉、枢纽级立体交叉与一般级立体交叉、一般级立体交叉与一般级立体交叉的最小合理间距。（4）利用可拓学中的物元分析理论和信息论中的熵理论对城市快速路立体交叉方案进行定量研究。在分析立体交叉方案影响因素的基础上，构建城市快速路立体交叉方案评价指标体系，采用关联熵法确定指标权重，将信息熵、关联函数和复合物元有机结合起来，建立了城市快速路立体交叉方案的复合物元模型，以确定城市道路立体交叉的最佳布局方案，使城市交通系统总体效益达到最优。复合物元模型计算过程简单、实用性强，能够简明确切地反映出城市快速路立体交叉方案的优劣。通过本论文的研究，能够对快速路立体交叉系统优化的关键技术有所综合与发展，为快速路立体交叉系统的规划建设提供一定的借鉴。