随着交通事业的快速发展，公路隧道的数量有了突飞猛进的增长。公路隧道一方面实现了截弯、降坡、提速、提高运营安全和运营收益，另一方面又由于事故多发、易发，事故发生后危害大、处理困难等问题成为了公路交通的瓶颈。在由人-车-路构成的交通系统中，人是感知的主体，是第一重要因素，车辆和道路环境的优劣都要通过人的感知得到体现。人也是该系统中最活跃的因素，易受其他因素的影响。所以通过研究驾驶员的视觉及心率变化，对于提高驾驶员的可靠性、提高车辆和道路环境的质量和安全性具有重要的意义。本文首先分析了隧道的环境特征与交通事故特征，通过对外界刺激与人体反应之间的关系分析，得出了隧道环境与驾驶员视觉及生理变化之间的关系，为研究奠定了理论基础。选择驾驶员的瞳孔直径大小、平均注视时间、平均注视次数、注视时间百分比、平均眨眼次数、平均眨眼时间和眨眼时间百分比等作为评价指标,研究不同长度隧道间的视觉负荷；选择驾驶员注视次数、注视时间百分比、眨眼次数和眨眼时间百分比等评价指标,研究隧道内部不同路段间的视觉负荷；选择心率作为生理负荷的评价指标，研究不同长度隧道驾驶员的生理负荷。其次，应用眼动仪、生理记录仪等仪器搭建道路试验平台。基于采集到的驾驶员视觉数据，研究了不同长度隧道驾驶员的瞳孔直径变化规律及瞳孔直径均值之间的差异，为隧道路段的照明提出了一些优化建议；其次研究了不同长度隧道驾驶员的平均注视次数、平均注视时间以及注视时间百分比之间的差异，以及隧道内不同路段间注视次数、平均注视时间的差异，为隧道限速及内部照明提出了一些安全设计建议；然后，研究了不同长度隧道驾驶员的平均眨眼时间、平均眨眼次数和眨眼时间百分比之间的差异，以及隧道内不同路段驾驶员的眨眼次数、眨眼时间百分比之间的差异，为隧道安全行车提供了一些建议。应用生理记录仪采集到的驾驶员的心电数据，研究了不同长度隧道驾驶员心率的变化规律，基于心率的变化规律研究了隧道内驾驶员心率最小值出现位置与隧道长度、平均行驶车速之间的关系，并应用线性回归方法建立了三者之间的数学模型，通过模型分析为隧道设计和安全管理提供了一些理论参考。