城市道路车辆换道频繁,合理的自由换道能够缓解交通压力,提高道路通行能力,自觉按照交通规定转向能够维持正常的交通秩序,但是近年来车辆换道成为造成交通事故的重要原因,其安全问题不得不引起人们的重视,因此研究城市道路车辆换道模型及换道决策非常重要。论文首先从城市道路车辆运行特点、诱因及分类分析车辆换道行为特性。根据车辆换道运行特性将车辆换道过程划分为换道意图产生、安全性分析及换道执行三个阶段,根据各车临界碰撞时间顺序的不同将安全性分析阶段分成三种典型情况。从车型、道路和交通流等方面分析了车辆换道影响因素。运用模糊理论对车辆自由换道需求产生及转向换道意愿强度进行建模,通过路段中的车辆实际轨迹数据,验证了模型对车辆执行换道或不执行换道均具有较高的识别率,根据模型输出结果给出车辆换道初始决策。然后,运用运动学原理,根据车辆换道执行过程中,换道车与周围车辆的运动状态及相对位置关系,建立了车辆换道安全距离模型。在安全分析阶段的三种情况下,通过Matlab仿真分析了匀速及匀加速换道所需的最小初始纵向安全距离,并确定出安全区域。若换道初始时刻换道车与周围车辆相对距离不在安全区域内,可通过换道执行前加速或减速来调整车速与车距,使换道车进入安全区域。根据仿真结果确定了车辆安全换道决策。将实际车辆换道轨迹中提取的换道初始距离,与模型求解的安全所需的最小初始距离进行对比分析,车辆实际换道初始距离在求解的最小初始换道距离范围内,验证了车辆换道安全距离模型的适用性。最后,运用博弈论对博弈关系显著的换道车与目标车道后车建立了完全信息静态非合作博弈模型,研究两车不同行车策略组合下的换道收益,根据模型求解的纳什均衡,给出各自的最优策略,为解决复杂条件下车辆换道决策提供依据。