中国路网作为城市的“骨架”,是城市发展进程中不可忽视的部分,学者们针对城市路网的结构、功能、地理特征等方面展开了大量研究。层级性是路网的重要特征之一,是研究的重点和热点;同时,大量实际城市路网的公开可获取性为路网层级性研究提供了数据基础。然而,现有研究主要针对单个城市路网,关注不同等级路段的比例与空间配置。本文提出了一系列刻画城市路网层级特征、量化路网层级性能的指标及其计算方法,运用于中国大量的实际城市路网,挖掘影响城市路网层级性能的关键层级特征,为城市路网的科学合理规划提供启示。首先,本文选取中国人口数量排名前100的城市为研究对象,通过数据收集与预处理,构建了相应的数据库。然后,构建基于路段级配、地理布局、路径走向、路段流量的四类层级特征指标,提出考虑旅行时间、寻路难度、潜能可达性、脆弱性的四个层级性能指标,并介绍了一个路网层级结构的随机生成模型,以支撑层级性能的比较分析。接着,以武汉市为例,分析了它的四类层级结构特征与四个方面的层级性能,发现了影响武汉市路网层级性能的主要层级特征。最后,比较分析了中国100个城市路网的层级特征与性能;同时,以四个层级性能指标为基础提出了一个综合层级性能评价指标,以此为标准对城市进行聚类,进一步分析、证实了影响城市路网层级性能的关键层级特征。主要结论包括:（1）武汉市路网的平均旅行时间为22.79分钟,寻路难度为69.85比特,潜能可达性为0.74,这些层级性能均优于随机路网,但在加固高等级路段前后实际路网的脆弱性降幅（51.39%）低于随机路网的脆弱性降幅（56.46%）。（2）在100个案例城市中,层级性能表现最好的城市为合肥、太原、南宁、徐州、烟台,它们的高等级路段（motorway、trunk、primary、secondary）的长度占比均超过57%,绕路系数（1.28-1.41）均低于所有城市的平均水平（1.42）,包含95%最快路径的椭圆离心率（0.87-0.89）均高于所有城市的平均水平（0.86）。层级性能表现最差的城市为邯郸、沧州、南通、达州,其中,邯郸市、沧州市路网高等级路段（motorway、trunk、primary、secondary）的长度占比均不足30%,为案例城市中的最低水平;南通市、达州市的路网绕路系数（2.12、1.70）高于所有城市的平均水平（1.42）,包含95%最快路径的椭圆离心率（0.72、0.84）低于所有城市的平均水平（0.86）,均为案例城市中的最低水平。