城市道路交通拥堵问题本质上是交通供需不平衡的问题,实现交通系统与土地利用的协调是解决拥堵问题的关键。基于备用能力概念的路网设计问题可以从路网能力的角度分析路网系统、交通规划管理和土地利用三者之间的约束关系,可用于指导合理的交通规划方案和土地利用规划与管理政策的制定。本文从以下几个方面进行了研究。首先,从系统动力学角度剖析路网备用能力对土地利用的约束作用机理,分析路网备用能力的概念在揭示不同小区地块的开发对交通系统影响之差异性时的不足,从而提出交通小区备用能力的定义,并分析可变需求对交通小区备用能力的影响。其次,建立基于单约束可变需求的交通小区备用能力模型,其中,下层模型描述当各交通小区的出行生成量固定时,出行者的出行路径和出行目的地选择行为;上层模型实现在信号控制约束和路段饱和度约束下,使路网的整体出行需求量最大化。再次,将描述路段通行能力提升的变量离散化,并整合至上述交通小区备用能力模型,以研究交通规划管理策略对交通小区备用能力的影响。然后,考虑各交通小区的出行生成量和吸引量都固定时,出行者的出行路径和出行目的地选择行为,建立基于双约束可变需求的交通小区备用能力模型。最后,结合遗传算法和凸组合算法或两阶段算法求解模型,并进行算例的应用分析。本文提出的模型能确定在一定的路网条件下,各交通小区最多能容纳的出行生成量或吸引量以及相应的最优信号控制策略或道路通行能力提升方案,从而为制定可持续的土地利用规划与交通规划管理政策提供帮助。