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随着特长隧道数量越来越多、长度越来越长，受特长隧道内较长中间段行车环境单调、封闭，线形、交通量及照明环境条件单一等因素影响，特长隧道内交通安全形势也越来越严峻。驾驶员在特长隧道中间段内行驶时大脑接收的刺激量少，思维判断及操作量小，会导致反应迟钝、知觉减弱、意识水平下降、警觉性降低、心理压抑，逐渐产生驾驶疲劳;产生驾驶疲劳的驾驶员在驶出隧道时还易产生超速逃逸等不良驾驶行为，给行车带来安全风险。目前国内外针对特长隧道内驾驶员驾驶疲劳的工程改善措施是设置疲劳唤醒段，设置依据多基于仿真及主观评价方法，与驾驶员的实际驾驶安全工程需求具有一定的差异，而且对工程设置原理、技术的研究还缺乏全面、系统的理论、方法和技术的支撑。解决驾驶员在特长隧道中间段驾驶疲劳而带来的行车安全风险问题，研究特长隧道疲劳唤醒机理及保障技术具有紧迫性和现实意义。
本研究将生心理学、光学、交通工程学、人因工程、道路安全工程等进行跨学科融合，通过定性与定量、静态与动态自然驾驶试验相结合的方法，对特长隧道内驾驶员的驾驶疲劳特性、唤醒机理、唤醒需求及唤醒保障关键技术进行研究。
第一部分，为研究特长隧道驾驶员的驾驶行为及驾驶疲劳特性，通过对特长隧道特殊道路、交通及环境运行条件的分析，设计了驾驶员在特长隧道内的自然驾驶试验方案，通过试验研究得出了特长隧道内驾驶疲劳的形成规律;从“驾驶员-道路-交通-环境”系统层面剖析了特长隧道驾驶员驾驶疲劳的影响因素及生心理致因，采用HRV特征指标量化了特长隧道驾驶疲劳度，并建立了其量化模型，为特长隧道驾驶员驾驶疲劳特征规律及疲劳唤醒段设置位置研究奠定基础。
第二部分，分析了特长隧道驾驶疲劳唤醒、刺激及光生理效应的理论与方法，剖析了特长隧道驾驶员视觉刺激唤醒及光调节驾驶员激素分泌的唤醒过程，建立了视觉与非视觉光生物效应双层面的特长隧道驾驶疲劳唤醒机理;提出了通过改善驾驶员行车环境—在特长隧道中间段设置疲劳唤醒段工程，增大驾驶员视觉刺激量的方法对驾驶员进行驾驶疲劳唤醒;研究提出了评价特长隧道疲劳唤醒段功能的指标体系包括唤醒程度和唤醒维持时间;提出了特长隧道疲劳唤醒段视觉刺激量的表征指标并提出了疲劳唤醒段设置的关键技术参数。
第三部分，基于特长隧道内驾驶疲劳唤醒段设置位置的需求分析，采用定量与定性方法，在行车环境条件满足现行标准的12.3km特长隧道内，对24名小客车驾驶员进行了自由流条件、不同运行速度下的疲劳监测自然驾驶试验，得到了特长隧道中间段内不同运行速度驾驶员驾驶疲劳度与驾驶时间的变化规律特征，提出了特长隧道中间段驾驶员驾驶疲劳度阈值;采用Gauss函数建立了驾驶员在特长隧道中间段不同运行速度下驾驶疲劳度与驾驶时间的相关关系模型，得出了特长隧道中间段不同运行速度驾驶员驾驶疲劳的生成时刻，得到了不同设计速度的特长隧道内疲劳唤醒段的合理设置位置。
第四部分，分析了特长隧道中间段驾驶疲劳唤醒安全视觉刺激需求，在试验室模拟隧道中间段照明环境条件下，设计了特定刺激持续时间条件下，4种亮度、7种单色光色彩环境共28种刺激强度组合的疲劳唤醒试验，通过对12名被试驾驶员在不同色彩及不同疲劳唤醒段侧壁亮度唤醒后的生心理指标变化规律研究，建立了驾驶员疲劳唤醒程度量化模型，研究得到了色彩的刺激强度排序及疲劳唤醒段亮度与唤醒程度的相关关系;基于特长隧道安全驾驶视觉刺激需求，得到了不同速度下满足驾驶员安全驾驶的特长隧道内疲劳唤醒段色彩类型及亮度。
第五部分，分析了疲劳唤醒段设置长度的影响因素，通过蓝紫青3种色彩、3种亮度、5种刺激持续时间共45种不同刺激量组合的疲劳唤醒段静态唤醒试验，研究了特长隧道不同刺激量疲劳唤醒段唤醒后12名被试驾驶员唤醒程度变化规律，建立了刺激量与唤醒程度的相关关系模型，得到了疲劳唤醒段应设置的最小刺激量;采用离散选择法模型logistic函数建立了刺激量与唤醒维持时间的相关关系模型，得到了特长隧道中间段驾疲劳唤醒的刺激量需求及不同设计速度特长隧道内疲劳唤醒段的最佳设置间距及长度。
第六部分，基于不同设计速度特长隧道驾驶疲劳唤醒的刺激量需求，在两处特长隧道内进行了不同运行速度条件下固定刺激量的疲劳唤醒段的自然驾驶唤醒试验，研究了该条件下12名被试驾驶员驾驶疲劳度的变化规律，验证了特长隧道驾驶疲劳唤醒理论、方法的可靠性;建立了不同运行速度条件下经固定刺激量唤醒后驾驶员驾驶疲劳度随时间变化的相关关系模型;通过对比分析达到相同唤醒维持时间静态计算刺激量以及自然驾驶试验实际刺激量验证了静态试验结果的有效性;修正了动态不同运行速度刺激量与唤醒维持时间的相关关系模型及疲劳唤醒段设置长度，提出了不同设计速度满足驾驶安全、能有效唤醒的特长隧道内疲劳唤醒段设置关键技术。
最后，基于疲劳唤醒段设置关键技术的研究成果，通过分析两处技术应用特长隧道的特点，提出了技术应用隧道的疲劳唤醒段设置方案及实现技术。
研究方法和结论可为特长隧道内疲劳唤醒段的设置提供更为科学合理的依据，同时研究成果也将对我国公路特长隧道设计、建设、运营和安全管理提供技术支持。
本研究将生心理学、光学、交通工程学、人因工程、道路安全工程等进行跨学科融合，通过定性与定量、静态与动态自然驾驶试验相结合的方法，对特长隧道内驾驶员的驾驶疲劳特性、唤醒机理、唤醒需求及唤醒保障关键技术进行研究。
第一部分，为研究特长隧道驾驶员的驾驶行为及驾驶疲劳特性，通过对特长隧道特殊道路、交通及环境运行条件的分析，设计了驾驶员在特长隧道内的自然驾驶试验方案，通过试验研究得出了特长隧道内驾驶疲劳的形成规律;从“驾驶员-道路-交通-环境”系统层面剖析了特长隧道驾驶员驾驶疲劳的影响因素及生心理致因，采用HRV特征指标量化了特长隧道驾驶疲劳度，并建立了其量化模型，为特长隧道驾驶员驾驶疲劳特征规律及疲劳唤醒段设置位置研究奠定基础。
第二部分，分析了特长隧道驾驶疲劳唤醒、刺激及光生理效应的理论与方法，剖析了特长隧道驾驶员视觉刺激唤醒及光调节驾驶员激素分泌的唤醒过程，建立了视觉与非视觉光生物效应双层面的特长隧道驾驶疲劳唤醒机理;提出了通过改善驾驶员行车环境—在特长隧道中间段设置疲劳唤醒段工程，增大驾驶员视觉刺激量的方法对驾驶员进行驾驶疲劳唤醒;研究提出了评价特长隧道疲劳唤醒段功能的指标体系包括唤醒程度和唤醒维持时间;提出了特长隧道疲劳唤醒段视觉刺激量的表征指标并提出了疲劳唤醒段设置的关键技术参数。
第三部分，基于特长隧道内驾驶疲劳唤醒段设置位置的需求分析，采用定量与定性方法，在行车环境条件满足现行标准的12.3km特长隧道内，对24名小客车驾驶员进行了自由流条件、不同运行速度下的疲劳监测自然驾驶试验，得到了特长隧道中间段内不同运行速度驾驶员驾驶疲劳度与驾驶时间的变化规律特征，提出了特长隧道中间段驾驶员驾驶疲劳度阈值;采用Gauss函数建立了驾驶员在特长隧道中间段不同运行速度下驾驶疲劳度与驾驶时间的相关关系模型，得出了特长隧道中间段不同运行速度驾驶员驾驶疲劳的生成时刻，得到了不同设计速度的特长隧道内疲劳唤醒段的合理设置位置。
第四部分，分析了特长隧道中间段驾驶疲劳唤醒安全视觉刺激需求，在试验室模拟隧道中间段照明环境条件下，设计了特定刺激持续时间条件下，4种亮度、7种单色光色彩环境共28种刺激强度组合的疲劳唤醒试验，通过对12名被试驾驶员在不同色彩及不同疲劳唤醒段侧壁亮度唤醒后的生心理指标变化规律研究，建立了驾驶员疲劳唤醒程度量化模型，研究得到了色彩的刺激强度排序及疲劳唤醒段亮度与唤醒程度的相关关系;基于特长隧道安全驾驶视觉刺激需求，得到了不同速度下满足驾驶员安全驾驶的特长隧道内疲劳唤醒段色彩类型及亮度。
第五部分，分析了疲劳唤醒段设置长度的影响因素，通过蓝紫青3种色彩、3种亮度、5种刺激持续时间共45种不同刺激量组合的疲劳唤醒段静态唤醒试验，研究了特长隧道不同刺激量疲劳唤醒段唤醒后12名被试驾驶员唤醒程度变化规律，建立了刺激量与唤醒程度的相关关系模型，得到了疲劳唤醒段应设置的最小刺激量;采用离散选择法模型logistic函数建立了刺激量与唤醒维持时间的相关关系模型，得到了特长隧道中间段驾疲劳唤醒的刺激量需求及不同设计速度特长隧道内疲劳唤醒段的最佳设置间距及长度。
第六部分，基于不同设计速度特长隧道驾驶疲劳唤醒的刺激量需求，在两处特长隧道内进行了不同运行速度条件下固定刺激量的疲劳唤醒段的自然驾驶唤醒试验，研究了该条件下12名被试驾驶员驾驶疲劳度的变化规律，验证了特长隧道驾驶疲劳唤醒理论、方法的可靠性;建立了不同运行速度条件下经固定刺激量唤醒后驾驶员驾驶疲劳度随时间变化的相关关系模型;通过对比分析达到相同唤醒维持时间静态计算刺激量以及自然驾驶试验实际刺激量验证了静态试验结果的有效性;修正了动态不同运行速度刺激量与唤醒维持时间的相关关系模型及疲劳唤醒段设置长度，提出了不同设计速度满足驾驶安全、能有效唤醒的特长隧道内疲劳唤醒段设置关键技术。
最后，基于疲劳唤醒段设置关键技术的研究成果，通过分析两处技术应用特长隧道的特点，提出了技术应用隧道的疲劳唤醒段设置方案及实现技术。
研究方法和结论可为特长隧道内疲劳唤醒段的设置提供更为科学合理的依据，同时研究成果也将对我国公路特长隧道设计、建设、运营和安全管理提供技术支持。