近些年电商以及经济的高速发展促使我国成为一个物流大国,使得我国公路运输快速发展。不断壮大的公路运输保证了我国经济的快速发展,但公路运输仍有急需解决的问题:（1）商用车司机短缺问题;（2）能源消耗问题;（3）商用车交通事故问题。为解决上述问题,汽车智能化提供了新的解决途径,商用车队列行驶作为其中一种解决途径在近些年逐渐成为研究热点。虽然商用车队列在节能减排、减少交通事故和解决司机短缺方面具有显著优势,但当下研究仍存在一些问题:（1）目前关于队列间距安全控制的研究仍然存在不完善。特别当首车因紧急情况进行紧急制动时,队列极易因为通信延迟、制动延迟和雨雪天气引起的低附着路面等原因而发生车车碰撞;（2）当前国内外商用车队列行驶的主流思想是跟随车由控制器控制行驶,首车由人工驾驶,而商用车事故当中侧翻事故比例极高,侧翻事故多是由驾驶员操作不当引起。商用车队列中首车如果因驾驶员操作不当引起侧翻事故,可直接影响跟随车的安全性,带来严重的事故危险。因而如何保证首车在人工驾驶情况下不发生侧翻是队列行驶的重要安全保障,但目前队列研究中基本无人提及商用车队列中的首车防侧翻控制;（3）同时当下研究为提高商用车队列节油效果,多是减小车间距。这增加了安全隐患。所以,为优化队列节油效果,不能只依赖减小车间距,还需考虑其他影响队列行驶油耗的因素。但目前有关影响队列行驶油耗因素的研究（节能机理研究）存在不完善甚至欠缺。为解决上述问题,本文依托吉林省教育厅科学技术项目“基于线控底盘的分布式电动汽车动力学建模与协同控制”（JJKH20200963KJ）对商用车队列跟驰控制、安全控制和节能机理研究作出以下工作:（1）建立跟随车车辆纵向动力学模型和首车车辆三自由度侧倾模型。为实现商用车加速度控制和燃油消耗分析,建立发动机模型、制动模型和发动机燃油消耗模型。对车辆三自由度侧倾模型中的刚度进行标定。进行双移线工况以及正弦工况仿真以此验证三自由度侧倾模型精度,其结果表明模型仿真结果与Truck Sim仿真结果吻合度较好。（2）基于分层控制系统设计跟随车的跟驰纵向控制器。基于滑模控制（Sliding Mode Control,SMC）原理设计SMC跟驰模型,利用仿真对比SMC跟驰模型与全速差模型（Full Velocity Difference,FVD）控制效果,结果表明SMC跟驰模型效果更好。下层控制器基于逆纵向动力学模型设计PID节气门控制器和PID制动控制器。为防止加减速频繁切换,下层控制器中增加了节气门控制和制动控制切换功能模块。为验证建立的商用车队列行驶纵向控制器的控制效果和有效性,采用Truck Sim与Simulink联合仿真去验证及分析商用车队列在不同条件的加减速巡航工况下的控制效果。其仿真结果表明设计的控制器能够在多种情况下使商用车形成稳定的队列,具有良好的适应性和跟随性。（3）针对队列纵向安全控制采用一种安全间距控制策略以防止商用车队列行驶在紧急制动情况下发生碰撞。在低附着路面和成员车制动力不同这两种情况下进行紧急制动MIL仿真。结果表明本文采用的安全间距策略均有效的防止了成员车之间的碰撞。对于队列侧向安全控制,只需保证首车在人工驾驶情况下不发生侧翻即可保证整个队列的侧向安全。针对首车,基于离散化的三自由度侧倾模型设计卡尔曼滤波状态估计器。利用该估计器估计当前车辆状态预估未来载荷转移率的变化以此得到侧翻时间,基于侧翻时间设计防侧翻LQR控制和防侧翻PID控制,鱼钩工况与J-turn工况表明这两种算法均能防止车辆发生侧翻,但LQR控制效果最好且安全性较高。（4）目前的研究为了提高商用车队列节油效果,多是在如何保证安全的前提下尽量缩减车间距。减小车间距很难做到节能和安全性两者兼得,不能过度减小车间距而忽略安全隐患。所以,为优化队列节油效果,不能只依赖减小车间距,还需考虑其他影响队列行驶油耗的因素。因而本文研究了车辆数目、载重不同（异构车队）时车辆位置、起步车间距和期望车间距这一系列因素对商用车队列行驶燃油消耗的影响。