实验背景
（1）公路隧道交通安全的复杂性
隧道是山区公路的主要结构物，在山区公路中发挥的作用越来越明显，占有的比例越来越高。同时，由于其道路和交通环境的特殊性，隧道成为交通事故多发路段，严重影响了公路交通运营的安全。近年来，我国关于隧道安全事故的数量呈增长态势，控制隧道交通事故的发生已成为当前我国公路交通安全刻不容缓的工作。
公路隧道与一般道路相比，具有封闭性、不可及性、情况不明性、联络与救援困难等特性，并且在通风、照明、视距、救灾等方面均受到很大限制。同时，公路隧道作为公路中的交通瓶颈，在公路安全管理中，起着至关重要的作用，一旦发生事故，往往易造成交通拥堵，产生次生事故，带来更大的伤亡和损失，甚至危及公路隧道主体的安全。
公路隧道交通的安全与否，取决于人、车、路和环境、管理等各个环节能否持续、协调地工作。因此，对高速公路隧道交通安全的研究，需贯穿设计、运营、管理等一系列工作流程中，才能达到预防和减少公路隧道交通事故的目的。
（2）公路隧道运营安全现场实验的不足
为培养优秀的公路隧道交通安全相关从业者，需要安排其完成有关实验，以对公路隧道的设计、运营、管理、应急救援、事故认定等具体工作具有充分的了解。在以往教学、培训过程中，以现场认知实习为主，即由有经验的从业者带领实习生在现场进行观摩学习。这个过程存在较大不足：
1）危险性：隧道作为公路，尤其是高速公路的重要组成部分，除了特别事件以外，必须保持运营状态，因此现场实验需要首先保障实习生的人身安全；
2）局限性：现场实验开展交通条件受约束，仅能在特定的环境下进行观察或实验；
3）主观性：公路隧道在运营、管理、事故认定等方面受相关从业者的主观因素影响较大，易造成受培训的学生所接受到的信息存在片面性；
4）片面性：现场实验或观摩过程中，仅能对部分问题进行观察、记录与分析，但公路隧道交通安全具有昼夜、季节、气候差异等现象，因此仅靠现场实验难以对所有问题进行描述；
5）弱交互性：在传统现场实验中，为提高教学、培训效率，降低总体成本，往往对实习生进行批量化培训，使得现场实验的交互性整体偏弱，学生往往难以对相关问题有切身体验。
（3）公路隧道运营安全模拟实验的重要性与可行性
公路隧道运营安全虚拟仿真实验是基于虚拟仿真技术对公路隧道进行情景模拟，让参与者可以对相关实验进行交互性操作的过程。与传统现场实验相比，其具有显著的优越性：
1）安全性：学生不需要在现场对相关实验进行操作，避免造成安全隐患；
2）综合性：模拟实验可将所有场景布置在系统中，可根据需求再现各项实验内容的情景；
3）客观性：模拟实验系统中以各类规范为标准设置各项参数，使得学生完成的各类实验内容均完全满足规范要求，具有高标准性；
4）全面性：模拟实验中，可以对实验对象在任何时刻、任何场景下的情况进行研究分析；
5）强交互性：以模拟实验系统为平台，每位参与者可以亲身体验所有实验内容，避免传统现场实验的观摩为主。
同时，公路隧道运营安全虚拟仿真实验具有较强的可行性：
1）理论支撑：虚拟仿真在许多行业中已得到较大推广，但是在交通行业使用较少；
2）教学需求：随着我国公路，尤其是高速公路建设逐步完成，开始进入运营、管理阶段，需要高校培养大批优秀的此类毕业生进入相关岗位，因此该模拟实验会得到教师与学生的认可；
3）产业需求：目前相关企业对从业者进行培训时，主要采用观摩学习、“做中学”的方法，还没有一套完整的模拟实验系统作为基本平台；
4）学科交叉：该模拟实验系统可拓展性较强，对安全、管理、设计、控制、园林等多个相关学科具有支持作用，从系统开发成本角度看，具有较强的经济性。
