随着我国城市化进程的推进,城市人口和机动车保有量不断增加,交通拥堵、交通延误等交通问题日益成为制约城市发展和居民生活水平提高的重要问题。城市道路网络的单向交通组织作为一种经济有效的交通管理措施,能过有效提高道路的通行能力和行车速度,均衡道路网络中的交通流量,改善瓶颈路段的交通状况,缓解城市道路网络的交通拥堵现象。现在单向交通组织已经得到交通规划人员的广泛认可并付之实践。但是由于城市道路网络的复杂性和系统性,城市道路网络单向交通组织方案的设计主要依靠交通规划人员主观经验完成,具有较强的主观性和片面性,不能适应现代城市道路网络,特别是大规模城市路网单向交通组织设计的要求。本论文通过对国内外相关理论与实践的分析,总结了单向交通组织的交通特性,并提出了一种适合城市道路网络的、定量化的单向交通组织设计方法。本论文首先研究了单向交通组织的相关理论,总结单向交通组织的分类,优点和适用条件；进而借助交通工程学的相关理论,分析了单向交通组织道路的交通特性,定量的研究了不同交通条件下,单行路段的道路通行能力和行车速度；然后,在上述对单行交通组织交通特性研究的基础上,建立了城市道路网络单向交通组织设计的双层规划模型,并提出基于遗传算法和用户均衡流量分配方法的模型求解算法；最后,本论文通过威海市城市道路网络实例,验证了单向交通组织设计模型和算法的可行性和科学性。本论文最大的突破在于,提出了定量化的城市道路网络单行交通组织设计方法,该方法改变了原有设计方法的主观性和片面性,同时,由于该方法计算中使用了启发式算法,提高了计算效率,使之更加适合大规模城市路网的单向交通组织设计。