随着经济社会的发展,交通事故、交通拥堵、环境污染等问题日益严重。网联自动驾驶车辆(connected and automated vehicle,CAV)是智能交通运输系统的重要组成部分,被视为未来交通的发展趋势。它不仅能够显著提高交通安全性、交通吞吐量,还能够降低能耗。本文的研究重点分为两个层次:一是在有人驾驶车辆和网联自动驾驶车辆的混合车辆场景下,设计一个全新的交通路口设置以及相对应的交通信号灯控制策略;二是在自动驾驶场景中,协调网联自动驾驶汽车无碰撞且无停走行驶地通过无交通信号灯交叉路口。首先,本文介绍了一种全新的路口设置,该设置结合了重置的停止线和可变信息交通标志单元,并且支持车辆到基础设施和基础设施到基础设施的通信。由新的停止线产生的缓冲等待区域不仅有助于补偿汽车的起步时间,还能够缩短通过交叉路口的时间。本文同时还对应地提出了一个改进的交通信号灯控制算法,使得有人驾驶汽车和网联自动驾驶汽车都可以仅从当前信号灯相位确定其通行策略,而无需考虑信号灯剩余时间。其次,本文在一个无交通信号灯交叉路口中的无保护左转场景中,对网联自动驾驶汽车的无保护左转机动展开研究。文中提出了一种去中心化的协调机制,使得网联自动驾驶汽车能够无碰撞并且无停歇地通过交叉路口。该机制使用哈密尔顿分析和冲突区域几何分析,实现在最大化交叉路口吞吐量的基础上最小化车辆的燃油消耗的优化目标。此外,文中还提供了系统参数设计的指南。最后,本文在一个无交通信号灯的双向六车道交叉路口场景中,对网联自动驾驶车辆的所有机动策略展开研究。文中针对该情景提出了一种去中心化的协调机制,使网联自动驾驶车辆不仅能够无碰撞且无停歇地通过交叉路口,并且在最大吞吐量的情况下最小化燃油消耗。该机制使用一个时间占用模型来避免交叉路口的碰撞问题,以及一个燃料消耗模型来控制每辆车的轨迹,使用动态规划算法来解决多交通流排队问题以实现最大吞吐量。各个场景均由仿真实验验证了所提出的算法机制的有效性。与固定时间信号灯控制和激励信号灯控制算法的对比实验表明,本文的算法机制显著改善了交通吞吐量和燃油消耗。