城市快速道路是城市道路交通系统的重要组成部分,对保证城市内车辆通行的快速、便捷起着重要作用。因此,提高快速路车辆通行效率可以大大提高城市的交通网络系统运行效率。由于快速路匝道车辆的汇入与主线通行车辆产生大量交织,引发合流区的交通流紊乱,主线交通流自由换道现象大量增加,车辆运行速度降低,路段通行效率大大下降。基于以上现象,本文利用车辆时空轨迹数据,以快速路合流区的自由换道行为为主要研究目标,分析合流区自由换道行为的特征,并从交通流效率角度分析自由换道影响,提出的一种面向交通流效率影响预测的随机森林回归模型,辅助驾驶员进行自由换道决策,具有重要工程应用价值。本文的主要研究内容包括:（1）对研究合流区路段的车辆运行特征进行分析,并基于交通流微观角度及车辆轨迹,研究换道产生的震荡波对交通流的影响,分析各车道车辆速度、流量、密度时变特性以及交通流三参数间的关系;（2）基于轨迹数据对换道行为的特性进行分析,提出了轨迹数据中换道车辆特征要素的提取方法,分析了交通量与换道行为频率的关系,研究了不同换道类型和交通流状态下车辆换道位置、换道速度、换道间距和车头时距的差异;（3）基于Newell的简化跟车模型和非对称理论,分析换道前后驾驶员响应时间及其它特性的变化情况。计算换道影响下车辆群的流量变化,研究自由换道行为对交通流通行效率的影响,并且利用过SUMO仿真测试不同交通场景下自由换道的影响;（4）基于合流区自由换道决策因素,利用随机森林回归方法,预测自由换道行为效率影响。该模型可用于预测自由换道对车流通行效率影响,用于辅助驾驶员的自由换道决策。并且发现换道车辆车速、原车道后方车头时距、目标车道后方车头时距这三个变量是对交通流流量改变（FC）影响最大的变量。