A merging section is where two different flows conflict due to active bottlenecks. A merging vehicle attempts to change lanes safely and in as short a time as possible without risking collision with the main lane vehicle. Main lane vehicle keeps its initial car-following status and tries to minimize change in driving behavior caused by interfering vehicles. Conflicts that occur between two vehicles traveling in a merging section cause problems at local points on the freeway and cause upstream congestion. In this paper, based on game theory, decision-making model is proposed that considers interactions about joining decisions of merging vehicles and yielding decisions of main lane vehicles. This model was developed in terms of travel time it takes to pass through a merging section. Numerical study using the Nash equilibrium was conducted to distinguish driver decision-making, and vehicle trajectory data was used to verify the proposed model. As a result of the model verification, final results predicting driver decisions with accuracy of 90% or more were derived. Through a microscopic analysis and decision-making study of merging behavior, it is possible to understand clearly the lane changing interaction process of two vehicles. This provides the basis for the traffic management strategy of freeway merging sections.

고속도로 합류부는 기하구조로 인한 병목구간이 생성되어 두 개의 교통흐름이 상충하는 구간이다. 합류하는 차량은 가능한 짧은 시간 동안 본선을 주행하는 차량과의 충돌로 인한 위험없이 안전하게 합류하도록 시도한다. 합류 차량과 인접하게 주행하는 본선 차량은 초기 추종 상태를 유지하며 합류하는 차량으로 인한 주행 행태의 변화를 최소화하려고 노력한다. 합류부를 주행하는 두 차량 사이에 발생하는 상충은 국부적인 지점의 문제를 초래하여 고속도로 상류부 혼잡의 원인이 된다. 이 논문에서는 게임이론에 기반하여 합류 차량의 합류 결정과 본선 차량의 양보 결정에 관해 상호작용을 고려한 운전자의 의사결정 모델을 제안하였다. 모델은 차량이 합류부를 통과하는 통행시간의 관점에서 개발되었다. 운전자의 의사결정을 구분하기 위해 내쉬 균형에 대한 수치 해석을 수행하였고, 차량 궤적 자료를 활용하여 제안된 모델을 검증하였다. 모델 검증 결과, 90% 이상의 정확도로 합류부 운전자의 의사결정을 예측하는 결과를 도출하였다. 합류 행동에 대한 미시적인 분석과 의사결정에 관한 연구를 통해 두 차량의 상호작용에 따라 진행되는 합류 절차에 대한 명확한 이해가 가능하다. 이는 고속도로 합류부의 교통관리 전략을 위한 기반을 제공한다.