城市隧道在城市道路中承担着重要的交通功能,对减少城市道路用地、缩短行车里程、疏导城市交通起到了非常积极的作用。由于在隧道出入口处,道路条件和交通环境发生较大变化,机动车在其出入口处存在多种动态变化的驾驶行为,尤其是高峰时段,在不稳定交通流的状态下,该处的交通情况对隧道整体的通行效率影响很大。因此,有必要以城市隧道出入口路段交通流为研究对象,来定性与定量分析城市隧道出入口的交通流拥挤问题,以此通过对城市隧道出口驾驶行为的管理等措施来减少交通拥挤。本文主要依托于交通流理论、交通工程学方法以及交通管理与控制措施,研究了城市隧道出入口交通流拥挤相关问题,具体研究内容有:(1)从人、车、路三要素入手,阐述了影响城市隧道出入口交通流的主要因素有驾驶员特性、机动车特性和道路特性,并分析了不同影响因素下车辆在隧道出入口的换道行为特征及其差异。(2)通过视频观测法,调查分析了城市隧道出口处交通流的微观参数(车头与车速),借助交通波模型定性分析了车辆换道与交通拥挤之间的关系,并根据交通流基本图将城市隧道交通流状态划分为离散、跟驰和拥挤三种状态。基于车头时距法计算了车辆换算系数,并结合车辆换算系数和自由流速度两个参数的分析。(3)通过运用安全间距公式以及交通波模型,得到隧道洞口一辆车到达时,车道变换产生排队或拥挤的概率,即车道变换引起交通拥挤的概率;运用多元线形回归模型,分析了公交车换道对交通流的具体影响因素,发现在不同因素中,公交车比例对城市隧道出口交通流的影响较为明显。(4)借助加速度干扰计算模型,利用试验车调查玄武湖隧道、鼓楼隧道以及九华山隧道内交通流的动态加速度,计算并分析不同隧道交通流的加速度干扰值,借助仿真手段,得到城市隧道交通流状态与加速度干扰的关系图,根据该图表现出来的不同车辆运行特征,可以将城市隧道单行双车道服务水平分四个等级,并相应给出各级之间平均速度的取值范围,利用加速度干扰值评价了城市隧道出入口的交通流拥挤情况,从而为工程实践提供参考依据。通过本文的研究,得到了拥挤发生与消散车流速度以及车头时距范围,计算车道变换引起交通拥挤的概率;建立了车头时距关系的多元线性模型,指出在车辆换道时,公交车比例对城市隧道出口交通流影响最大;根据加速度干扰模型计算并分析了不同隧道交通流的加速度干扰值,得到城市隧道交通流状态与加速度干扰的关系图,并将服务水平分四个等级。