建立了双向双车道环境下单车超越车队模型,分析了影响双向双车道超车危险区域范围的主要因素;设计了分步式单车超越车队算法,研究了安全间隙前后车速度、超车车辆入队速度与车队安全间隙范围四者之间的关系,提出了车辆入队所需最小安全间隙的速度匹配方案;建立了单车超越车队算法的目标函数,设定最大允许超车时间内超车车辆与车队行驶距离最大,超车车辆超越车队车辆数最多,前、后车形成安全间隙过程中加速度、减速度最小;提出了基于改进粒子群的分级约束多目标优化方法,为单车超越车队算法中的三级车速引导提供了优化的速度引导方案。研究结果表明:双向双车道环境下超车危险区域范围与车队车辆数及对向车辆行驶速度成正相关关系;改进的粒子群优化算法相比传统算法具有更强的鲁棒性和更快的收敛速度,平均收敛时间缩短39.2%;在分步式单车超越车队过程中,车队车辆平均速度提升9.04%,即在车队间隙生成过程中,虽然部分车辆速度减小,但车队整体平均速度得到提升;超车车辆平均速度提升16.8%,即在超车过程中,不仅超车车辆的安全性得到保证,其运行效率也得到提升。