驾驶员在高速公路上行驶时,最危险的驾驶行为之一即是变换车道和并道操作。在复杂的行车环境中,驾驶员极可能对安全换道和超车的可行性和可能性做出错误的判断,从而使车辆处在潜在的碰撞危险之中。本文研究了高速公路基本路段上车辆换道行为的运行特性,分析了车辆变换车道的运动学过程,提出了避免发生碰撞事故的条件。对一个给定的车道变换过程,由相邻车辆间不发生碰撞的基本要求推导出应满足的车辆起始最小纵向安全距离,建立最小安全距离模型。结合曲率限制,得出换道过程完成时间的取值范围。通过对两类典型运行状态的讨论,基于换道车辆实施匀速、匀加速和修正匀加速三种加速控制策略,对最小安全距离进行了理论求解分析。最后,本文利用驾驶模拟器模拟实车道路试验,得到的实验结果与理论计算值基本相符,验证了模型的正确性。安全距离模型的建立为驾驶员车道变换安全性判断和预警分析提供了理论依据。