1 研究背景
我国城市化进程的发展迅速，机动车数量剧增，大量的交通设施不断建立，交通系统的供给不断增加，但是仍然会出现城市道路拥堵、交通事故频发以及环境污染等一系列问题。越来越多的研究表明，不断增加交通的供给能力并不能一直改善道路交通的运行状况，可以从交通需求管理和交通运行管理两个方面缓解现有的交通问题。驾驶员为了节省在路途上的时间，提高车辆的运行效率，难免会在不同的车道之间频繁换道，无论是在城市道路或者公路，都出现过由于驾驶员驾驶车辆由于进行换道行为而导致的道路拥堵或者交通事故。本研究根据九华山隧道出口段已有车辆行驶轨迹数据进行分析建模，研究车辆的换道行为特征。
2 研究目的及意义
由于交通量的不断增大，越来越多的新建道路和旧道路的重建都提升了同一方向的车道数，因此也为驾驶人提供了更多的车道选择。为提升自己的驾驶感受，驾驶人难免会在车道之间来回变换，对交通系统的稳定会产生不可忽视的影响。通过研究所选路段的车辆在换道时速度和前后车距等因素，分析得出车辆换道行为的影响因素和基本特征，根据特征和换道行为之间的关系来建立隧道出口段换道行为的模型，分析所选择路段车辆换道行为的规律，进行隧道出口段换道行为的仿真。
论文研究的意义在于通过研究车辆换道行为的规律，可以揭示不同的影响因素对于驾驶人换道决策的影响程度，为进一步提升交通系统的服务水平，改善交通设施设计提供重要依据，为驾驶人提供最佳的换道决策。由于众多影响因素的以及复杂程度，大多现有数模型都所考虑的因素过于片面，或其适用情况过于单一，且由于模型的时效性，不少之前建立的模型对于当前的机动车行能和状况有所偏差。本论文根据已有数据，对所选定路段的车辆的运行轨迹进行分析处理，通过建立相关的车辆换道模型来更好的掌握所选路段的车辆换道行为及其影响因素，进行交通仿真，尽可能地将与换道有关的重要影响因素考虑在内，提高仿真的准确性。
3 国内外研究状况
3.1 国内研究状况
我国对于交通方面的研究和探讨相对国外起步较晚，但是随着经济科技的迅速发展，此方面的学术进展速度较快，基于诸多优秀模型如NS模型，元胞自动机模型和STCA等都在我国的研究领域产生了重大影响。
杨建国等[1]早期对于车辆换道行为的研究，填补了正常换道可持续期间和前轮转向角为0˚的研究，给出了正常换道可实现区间的计算公式，将整个换道过程分为了四个阶段，并且通过实验证实了四阶段的正确性。但是其由于当时的技术条件如仪器精准度和清晰度的限制，对于数据的处理难免会产生误差。
曲阜师范大学的王艳娜等[2]采用元胞自动机理论，将换道行为考虑为一种决策思维的过程，建立了基于模糊逻辑的换道模型，考虑了前后车辆的相对速度计算以及车辆瞬时间距，并把换道行为分为了强制换道和自由换道，对两种不同的换道行为采用了不同的控制方法，使得其仿真更加符合真实的交通状况。
华中科技大学的刘友军等[3]又对强制换道模型进行了改进，增添了换道压力这一概念，并且对多车道换道模型进行了研究，并指出换道压力越大，车辆换道的概率越大。它与距离最迟换道位置距离有关，越靠近该位置，换道压力就越大。这一因素的提出使得新模型所得到的数据更符合实际状况。
随后对于我国大多数城市所采取的双车道情况，吉林大学的李伟娟[4]基于经典的NS模型，将交通信号周期和公交车等因素加入进而改进换道模型，改变传统模型中简单的加减速规则，采用的“速度确定两步法”从而提高了仿真系统中车辆速度演化的准确性、时效性，使模型更加完善。该模型将驾驶员分为了“保守”、“谨慎”、“常规”、“激进”和“冒险”五种类型，根据驾驶员行为习惯和应变能力的差异，得出了不同驾驶员的换道行为对交通流的影响程度，验证了换道行为对交通系统安全的重要性。
为进一步完善微观交通仿真中的车辆换道行为模型，运用元胞自动机理论，青岛理工大学的李娟[5]等在已有自由换到和强制换道的概念下，给出了包括协作换道在内的三种换道规则，证明了协作换道是三种换道情况中成功率和道路资源使用程度最高的行为，在提高交通流速度和缓解交通拥堵方面比之前的STCA有着更好的效果。
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