随着城市化进程的不断推进和高速公路建设持续向山区发展,交通建设用地紧缺、地上工程易受自然地理条件限制等问题已经成为制约我国交通建设和经济发展的重要因素,为了实现经济和交通的可持续发展,地下互通式立交应运而生。目前国内外尚无相关的技术规范用于指导地下互通式立交规划和设计,对互通式立交和隧道研究均集中在自身独立领域,综合研究也多以单个指标或工程结构为对象,研究成果不能满足地下互通式立交快速发展的需要,因此,有必要系统性地对地下互通式立交交通特性及分合流区的关键技术指标进行深入研究。为了获得地下互通式立交分合流区交通特性,基于光环境特点制定照度采集方案,建立了不同照度、性别、年龄与明暗适应时间的关系模型;收集地上立交、实验采集地下立交交通流数据,对比分析交通量分布、车道变换、速度分布等主要方面交通流特性;基于调研和分析提出了地下互通式立交区换道模式。研究了地下互通式立交主线关键线形指标。根据地下互通式立交区环境、视觉、交通特性,界定了地下互通式立交控制范围;将匝道分流区出口处识别视距操作的行动模型和换道模型相结合,计算出地下互通式立交分流区识别视距;基于识别视距,得到了地下立交区平面圆曲线半径;分析讨论了影响纵坡的因素,得到了地下立交区的纵坡值;基于视距要求及三维空间关系,建立了竖曲线计算模型,推算出地下立交区凹形、凸形竖曲线的最小半径。研究了地下互通式立交分合流区匝道关键线形指标。分析了地下立交区结构特性和人、车、路及环境,推荐了变速车道形式;结合车道横移和车辆变速特性,计算变速车道渐变段长度;通过驾驶模拟获得分流鼻端通过速度,基于二次减速理论计算出减速车道减速段长度;依据车头时距理论,分析加速车道加速过程,计算了不同服务水平下加速车道加速段的长度;根据匝道通过速度确定了地下立交分流鼻端平曲线半径。基于驾驶人明暗适应、寻找间隙、变换车道和出入口确认等操作,建立了不同速度下地下立交分合流区与隧道洞口的净距模型,得到了分合流区与隧道洞口的净距值和合流区车道隔离段长度,并通过驾驶模拟器进行了安全分析。针对常用的定性和定量评价方法的不足,基于主客观因素分级管理理念,构建了基于主观、客观因素的综合权重,引入决策者偏好系数,提出了一种优化的综合权重和智能选择算法,建立了一种基于综合权重和TOPSIS的地下互通式立交方案评价方法。