随着城市化、现代化、机动化的快速发展，大城市的交通拥堵问题日益严重，成为直接影响群众生产生活和社会经济发展的突出问题。作为城市道路网主骨架的城市快速路系统，本来应具有通行能力大、车速快的特点。然而，在许多大城市，城市快速路的快速交通功能正在逐步消失，交通拥堵日益频繁，服务水平降低，难以发挥快速路的通道优势。尤其是在快速路交通流近饱和状态下，面对有限的道路资源，驾驶员在特定情绪下会采取如强制超车、并道抢行等激进的驾驶动作。这些激进的驾驶行为会使车辆产生频繁的加减速行为，造成交通流秩序紊乱，加剧交通拥堵，降低快速路的通行能力和车流运行效率，增加车辆能耗排放。　　论文以国家重点基础研究发展计划（973计划）“城市交通行为过程的基础理论研究”和北京市教委科技计划重点项目“城市快速路竞争与协作通行行为研究”为依托，以城市快速路基本路段车辆换道行为为研究对象，分析基本路段交通流特性以及竞争与协作换道行为特性，研究竞争行为产生机理和驾驶员类型划分，构建快速路车辆换道行为模型，利用NetLogo仿真平台，实现快速路基本路段交通流的仿真模拟，并以此为基础研究换道行为对交通流、能耗排放的影响，并提出交通组织管理和竞争行为矫正策略。主要研究内容如下:　　首先，分析快速路基本路段交通流特性及驾驶员竞争与协作换道行为特性。在确定快速路基本路段研究范围的基础上，分析各车道流量、速度统计特性，研究交通流速度、流量、密度对驾驶员换道行为方式和换道次数的影响。论文通过调研分析，研究了驾驶员在竞争和协作换道行为下的行为规律，通过换道时间和距离、骑线行驶距离和时间、目标车辆换道接受间隙、目标车辆速度、目标车道后车横向位移等参数，对不同换道行为特性进行了深入分析。　　其次，研究驾驶员竞争行为动机产生机理。在考虑我国驾驶员行为特性基础上，编制竞争驾驶行为量表，采用主成分分析和验证性因子分析方法选取驾驶员竞争驾驶行为特征指标，分析了驾驶员个人信息对竞争行为的影响;基于Ajzen的计划行为理论，考虑社会和道路环境因素的影响，建立竞争驾驶行为预测模型，并对模型进行拟合评价，该研究成果可为驾驶员行为矫正提供依据。　　再次，结合驾驶员主观问卷对驾驶员类型划分进行研究。基于驾驶员行为问卷，结合验证性因子分析得到的潜变量因子，采用模糊C均值聚类分析方法建立驾驶员的类别分布空间，同时借用方差分析思想的统计量，确定合适的聚类个数。在此基础上对驾驶员类型进行划分检验，分析了驾驶员个人信息与驾驶员类型相关关系。　　第四，建立快速路基本路段车辆竞争与协作换道行为仿真模型。论文以对快速路基本路段交通流特性及竞争与协作换道行为特性分析的研究为基础，设计了一种考虑竞争与协作换道特性的仿真模型。模型分为跟驰模型和换道模型两种情况:跟驰模型采用GM模型，车辆加速度由前后车速度和车辆间距决定;换道模型分为自由换道、协作换道和竞争换道三种类型，特别考虑竞争换道行为中交互车辆的博弈过程及其行为反应。论文还对交通流仿真模型进行了标定和有效性验证。　　最后，进行换道行为影响分析和提出组织管理建议。在快速路基本路段交通流仿真系统的基础上，通过仿真模拟，研究不同换道类型比例对交通流参数的影响，探索交通流的拥堵形成和疏散机理，分析不同换道类型对周围车辆的影响程度。基于VSP排放模型和碳平衡原理，通过设计不同交通流密度、换道类型比例等指标，研究道路整体的能耗排放;同时选取典型的竞争和协作换道行为，利用车辆加速度、速度等参数，分析两种换道行为对能耗排放的影响。最后，基于上述影响分析和竞争动机研究，提出换道行为的交通组织管理建议和竞争行为矫正策略。　　论文在总结国内外对换道模型研究、驾驶行为对交通系统影响研究的基础上，针对快速路基本路段交通流特性及竞争与协作换道行为特性进行研究，对竞争驾驶行为动机、驾驶员类型划分、快速路换道行为建模及仿真、竞争与协作换道行为对交通流、能耗排放影响等相关内容进行了深入探讨。论文的研究成果对进一步完善道路通行行为理论体系，构建竞争驾驶行为矫正培训机制，提升交通管理水平，实现顺畅交通、推进节能减排具有重要的参考和借鉴意义。