自动驾驶技术已成为智能交通发展的趋势,在自动驾驶环境下,基于车-车、车-路之间的双向信息交互,交叉口可无需信号灯控制,自动驾驶车辆之间能相互协调、相互穿插地通过交叉口。因此,如何设计安全、高效的面向自动驾驶车辆通行的交叉口通行模式和管控模型,已成为当前的研究热点。本文针对自动驾驶环境下的交叉口通行模式和控制方法进行研究,主要完成以下几方面的工作:(1)自动驾驶环境下交叉口通行模式基础问题研究。首先提出自动驾驶交叉口控制机制,分析“穿插式”通行模式的的控制机制;其次,将交叉口空间离散为等距网格并建立网格坐标方程,考虑车辆在交叉口内部的行驶轨迹,建立车辆轨迹边界方程。研究行驶轨迹与交叉口网格的映射函数,建立网格被车辆路径占用的时间方程。最后对交叉口机动车、行人之间的冲突进行分析,为后续冲突模型的建立提供基础。(2)基于自由转向车道的自动驾驶交叉口控制方法研究。设计交叉口自由转向车道,允许交叉口所有进口车道都能“左直右”通行,以到达交叉口所有车辆的车均延误最小为目标函数,以车辆进入交叉口的时刻和在交叉口内部的行驶路径为决策变量,建立面向自动驾驶交叉口交通控制的混合整数规划模型,并对模型进行线性变换。模型引入换道惩罚项平衡车辆换道的负面影响,提出全局最优控制策略、基于滚动时间窗的先到先服务控制策略、基于滚动时间窗的全局最优控制策略,并对比三种策略的控制效益。为克服求解速度偏慢的问题,模型在使用AMPL(A Mathematical Programming Languag)编译,使用CPLEX进行求解的基础上,设计了基于动态步长的改进算法,并对改进算法的效率进行了验证。(3)自动驾驶交叉口行人过街问题研究。设计了一种基于自动驾驶“行人摆渡车”的行人过街策略,过街行人需乘坐“行人摆渡车”,然后由“行人摆渡车”运送行人过街。在自动驾驶环境下,“行人摆渡车”可在交叉口内部来回穿梭。首先根据不同“行人摆渡车”的数量,建立“行人摆渡车”在交叉口内部来回穿行的最佳运行路径模型。在此基础上,以交叉口人均延误最小为目标,提出了一种同时优化“行人摆渡车”和自动驾驶车辆进入交叉口最佳时刻的交叉口控制模型,并通过数值模拟对模型效益进行分析。在国家大力发展自动驾驶技术和相关产业的背景下,本文针对自动驾驶环境下的交叉口通行模式和控制方法进行研究,设计和优化了自动驾驶环境下交叉口车辆和行人的通行方案,研究成果可应用于城市自动驾驶测试区和示范区的建设,具有较好的理论和实践价值。