海底隧道作为隧道的一种特殊存在形式,衔接海峡海湾两岸交通,对于区域经济、文化、政治交流与发展具有重要作用。海底隧道不仅具有一般公路隧道的共有特性,还因其贯穿海床而与生俱来的双坡度特点。海底隧道交通量大,交通高峰时段拥挤现象频繁出现,交通事故时有发生,而且与视野开阔的露天公路相比,海底隧道的空间相对封闭、结构设施复杂、逃生疏散困难等特点,造成海底隧道内一旦发生交通意外,将很容易出现局部交通功能丧失,甚至是整条海底隧道交通的瘫痪,进而引发大规模的交通拥堵。因而针对V型海底隧道,研究其交通流运行特性,加强相关认识,并为预防交通事故的发生提出有针对性方案,对实现海底隧道交通安全的有效管理与控制具有重要意义。本文首先总结了与海底隧道交通流相关的国内外研究现状,从环境特性和交通特性两方面对海底隧道的交通环境特性进行了分析,分别讨论海底隧道特殊的空间结构、光照环境、路面线形对驾驶人的身心影响,以及海底隧道内交通管控的特点。其次,选择V型的青岛胶州湾海底隧道作为研究对象,利用视频监控资料和跟车实验对其内不同坡度下的交通流特性进行分析,分别研究了V型海底隧道交通流在跟驰和受阻两种状态下的运行特点,重点分析了海底隧道的道路纵坡因素对车辆加速度的影响与作用方式,并基于此构建基于最大车速的海底隧道跟驰模型。然后,分析了V型海底隧道内自由换道、强制换道和协助换道3种行为方式的危险性,并在对不同换道行为对周围车辆交互影响机理剖析的基础上,构建基于模糊推理的车辆换道危险特性模型和基于最小安全距离的纵坡影响下的车辆换道行为模型。最后,从交通流量分配的需求管理角度和保持安全车距的事故预防角度分别设计了基于交通监控的隧道车流调控系统和基于安全行车间距的车辆防碰预警系统,为提高海底隧道交通运行安全性提供技术保障。