自行车作为绿色交通模式的代表,在人们的出行中逐步复兴。然而,随着几十年机动化交通的发展,大多数城市的道路网络对自行车骑行不太友好,限制了自行车的出行需求与环境。一种解决办法就是为自行车骑行提供独立的路权。这种措施在新规划地块不拥挤的道路网络中相对容易实现,但是在拥挤的道路网络中实施困难重重。因此,本研究试图提出一种自行车车道规划方法,期望能够满足自行车出行需求,同时促进绿色交通变革。早期研究主要集中在道路网设计问题上,对自行车道网设计的关注相对较少。许多学者试图解决自行车优先车道设计(BPLD)问题,但忽略了不同模式之间的相互作用,忽视了拥挤的影响;此外,早期的解决方案在更大尺寸网络中的应用是有限的。国内研究侧重点更是放在规划阶段,在新区容易实现,但对旧路网的自行车道改造关注很少。为了解决这些问题,本文将问题描述为一个双层数学规划模型。上层模型目标是使得总行程时间最小,下层主要是交通分配模型,上层的目标函数值由下层交通分配方案决定。为了更符合实际问题,模型中不仅考虑路网中的拥挤效应以及机非干扰问题,同时还设置了专用道流量约束以及建设预算约束。为了求解上述模型,本文基于分支定界算法进行了求解算法的优化。下层采用交通分配,配合分支定界法进行搜索,减少备选解从而增加计算效率。求解过程是给出一个自行车专用道设置方案,利用分配模型算出各路段分摊交通量,根据各路段交通量结合路阻函数,计算总的行程时间,这样得到该专用道设置方案对应的上层模型的目标;上述方案中对应的总目标函数值最小的即为解,并通过多次搜索方式,得到最终方案。该方法在一个改进的经典网络中进行测试,该网络共有19条道路,总计1.69公里。经过3个阶段的运算,发现了该网络上共有3道路段,共计0.29公里的道路可以设为自行车专用道。因此,本文的研究可以给政策制定者提供一定参考,即使在拥挤城市的中心地带,自行车交通也能与其他交通方式相适应;同时这将有助于改善其他相关政策,如公用自行车计划和公共交通与自行车的系统一体化。