近年来,随着我国高速公路建设事业的飞速发展,尤其是山区高速公路的修建,公路隧道不断向着长、大的方向发展。然而,随之而来的公路隧道安全问题却日趋严重。因此,交通运输部对公路隧道交通安全保障技术进行专项研究。本文研究的目的是提出不同交通运营状态(正常、异常、养护维修状态)下的公路隧道安全保障工程措施,文章采用了可变限速控制、入口控制、车道控制、路网控制相结合的控制方法,为实现安全行车、实时救援、高效运行以及为高效管理提供有力的依据,本文结合西汉高速公路铁炉隧道的实际运营状况进行说明。本文应用交通调查、统计分析、层次分析、数学建模与求解、理论推导等方法对公路隧道的可变限速、不良天气下限速等问题开展研究。本文根据公路隧道交通特点与西汉高速公路隧道事故调研资料,分析公路隧道安全影响因素与因素间相互关系以及交通运营状态;以隧道安全行车条件为基础,建立综合影响因素公路隧道道路线形、设计车速、交通量、交通组成、危险点、事故指标、道路纵坡度、洞内外亮度差、洞内外路基宽度差值等影响因素的最高车速模型;以车辆运行安全效益、畅通效益与经济效益作为目标建立公路隧道初始限速值的决策模型,通过对车辆速度的控制,实现优化车辆间安全间距的目的;基于车辆安全行车条件,对公路隧道工程预警设施设置进行研究,结合西汉高速公路铁炉隧道的实际运营状况,提出正常、异常状态下公路隧道以车道控制、隧道入口控制、可变限速控制相结合的控制措施以及养护维修作业下交通控制模式、交通组织、控制预警设施的设置与安全措施;最后基于粒子群优化算法的基本原理,应用改进的免疫粒子群优化算法,采用MATLAB平台,对西汉高速公路铁炉隧道在不良天气下可变限速进行仿真计算,并对结果进行验证、比较、评价,效果良好,本文的创新点体现在仿真计算雨天、雪天及雾天不同天气下对应不同能见度、路面摩擦系数的限速值。