近年来,随着我国道路交通行业的发展,道路交通安全总体态势持续平稳向好发展,但仍存在诸多风险与挑战。在众多的道路交通安全问题中,由于隧道特殊的半封闭管状结构,隧道路段的交通安全问题已成为社会热点之一。目前针对公路隧道运行环境改善,鲜少利用道路自解释设计理念来帮助驾驶员自我认识到道路功能分区,并纠正该道路驾驶行为的相关研究。因此,通过研究隧道不同路段的环境特征,按照驾驶员生理、心理需求对隧道环境进行自解释型改善,提高隧道路段行驶安全性和舒适性,显得尤为必要。首先,本文根据高速公路隧道多维环境特征,对隧道各个功能区段进行划分,引入情境意识理论,分析各功能区段内驾驶员的情境意识图式和环境自解释型设计方法,提出了隧道路段驾驶员情境意识水平预测公式;其次,建立高速公路隧道路段仿真场景,场景方案分为渐变组和标线组,开展驾驶模拟实验,采集驾驶绩效数据和驾驶员的心理、生理数据,分析不同隧道环境自解释型设计场景下驾驶员的生理、心理及驾驶行为特征;选取区间速度、瞳孔直径、心电均值等指标,采用趋势面分析法,建立隧道路段驾驶行为量化模型;再次,借助语言特征法和主成分分析法,研究驾驶员对于不同的隧道环境自解释型设计的主观舒适度;最后,利用熵权物元的理论构建隧道环境自解释有效性评价模型,进而评价不同实验场景的综合效果,形成了系统的隧道运行环境自解释型设计和评价方法。结果表明:空间可变段可在隧道路侧边坡上绘制图案,空间过渡段可铺设彩色路面,空间不变段可涂装仿自然的韵律侧墙,起到持续性环境自解释的作用。渐变组中驾驶员情境意识水平最高、自解释效果最优的方案是边坡图案倾斜+黄色渐变彩色路面+蓝-白韵律侧墙,比普通隧道场景下情境意识水平预测值增加了1.181倍;标线组中驾驶员情境意识水平最高、自解释效果最佳的方案是边坡图案倾斜+纵向标线彩色路面+蓝-白韵律侧墙,比普通隧道场景下情境意识水平预测值增加了1.256倍。本文为今后隧道路段环境自解释型设计提供理论基础和数据支撑,提出的隧道路段运行环境自解释型设计方法对于提高隧道路段行驶安全性和舒适性具有重要的指导意义。