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杨宇翔1 曲大义1 崔善柠1 王韬1 王可栋1,21.青岛理工大学交通运输工程系；
摘要：车辆驾驶行为受复杂交通场景多维要素约束，其换道决策是自动驾驶领域的关键。为了解决传统换道模型忽略车辆间相互作用的缺陷，分析了车辆间相互作用与分子间力的关系，基于分子相互作用Buckingham势函数，建立了车辆换道决策模型。依托SUMO软件，从安全性、高效性、舒适性三个方面，与SL2015换道模型对比分析。结果表明，相互作用势决策模型降低了45%的危险换道次数；平均速度提高了3.38%，平均通过数提升了5.12%。相互作用势模型系统描述了车辆间相互作用关系，为网联自主车辆做出安全高效舒适的换道决策提供理论基础。
关键词：网联自主车辆；换道决策模型；Buckingham势函数；SUMO仿真基金资助:国家自然科学基金项目（52272311）![]()
Molecular Dynamics-based Modelling of Lane-changing Behaviors of Connected Autonomous VehicleYANG Yuxiang1, QU Dayi1, CUI Shanning1, WANG Tao1, WANG Kedong1,21.Department of Transportation Engineering, Qingdao University of Technology;
2. Intelligent Manufacturing Institute, Qingdao Huanghai UniversityAbstract: Vehicle driving behavior is constrained by multi-dimensional elements of complex traffic scenes, and its lane-changing decision is the key in the field of automatic driving. In order to solve the defect of traditional lane-changing model ignoring inter-vehicle interactions, the relationship between inter-vehicle interactions and inter-molecular forces is analyzed, and based on the molecular interaction Buckingham potential function, a vehicle lane-changing decision-making model is established. Relying on SUMO software, the model is compared and analyzed with SL2015 lane changing model in terms of safety, efficiency and comfort. The results show that the interaction potential decision model reduces the number of dangerous lane changes by 45%; the average speed increases by 3.38% and the average number of passes improves by 5.12%. The interaction potential model systematically describes the inter-vehicle interaction relationship, and provides a theoretical basis for internet-connected autonomous vehicles to make safe, efficient and comfortable lane-changing decisions.Keywords: connected autonomous vehicles; lane-change decision modeling; Buckingham potential function; SUMO 第一作者：杨宇翔(2001- )，男，山东青岛人，硕士研究生，主要研究方向为智能交通系统分析与决策控制。2023年获山东理工大学学士学位，现在青岛理工大学攻读硕士学位。
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通讯作者：曲大义(1973- )，男，山东青岛人，博士，教授，主要研究方向为车路协同及安全控制。1996获山东理工大学学士学位，1999年获吉林大学硕士学位，2001年获东南大学博士学位，现任青岛理工大学礼贤学者特聘教授，校学术委员会委员，交通运输工程学科带头人，山东省专业学位研究生教育委员会委员，山东省优秀研究生指导教师，中国智能交通协会委员。致力于车路协同与安全控制的学术研究，主持国家级课题5项，省部级7项，负责企业技术研发39项。发表SCI和EI论文127篇；出版专著3部；编著国家规划教材2部；授权专利27项、软件著作权9项。
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第三作者：崔善柠(2000- )，男，山东青岛人，硕士研究生，主要研究方向为智能网联车辆运行轨迹多目标优化。2023年获山东交通学院学士学位，现于青岛理工大学攻读硕士学位。
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第四作者：王韬(1987- )，男，山东龙口人，博士研究生，讲师。本科毕业于青岛理工大学自动化专业，硕士毕业于瑞典查尔姆斯理工大学自动化与机械电子工程专业。2016年3月-2020年1月，于青岛海信网络科技股份有限公司任软件工程师，2020年1月至今，于淄博职业学院人工智能与大数据学院，专任教师。
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第五作者：王可栋(1986- )，男，山东潍坊人，博士研究生，正高级工程师、教授，主要研究方向为人机共驾理论及技术。2008年获青岛理工大学学士学位，2017年获青岛理工大学硕士学位，现在青岛理工大学攻读博士学位，现任中国青岛黄海学院智能制造学院教授。引用本文:
杨宇翔,曲大义,崔善柠,等.基于分子动力学的网联自主车辆换道决策模型[DB/OL].[2025-01-08].http://kns.cnki.net/kcms/detail/37.1402.n.20250108.1321.006.html.
