城市道路网是城市运行的动脉，路网结构诀定了城市的基本格局。路网的层次是否清晰、布局是否合理，是能否发挥城市道路资源、提高城市运行效率的决定因素。由于缺乏科学的预见性、不合理的道路使用以及大城市道路网发展固有的阶段性，故而，不少路网在建设过程中，既有路网功能难以得到完全发挥，许多城市交通系统日趋紧张。在城区受经济、社会、环境制约的情况下，科学的进行城市道路网络设计、评价和优化日益成为交通工程和交通规划领域关注的重大问题。随着我国国民经济的迅速发展，城市居民的交通需求迅速增加，城市道路交通网络供给面临巨大的挑战。 本文在借鉴国内外已有研究成果的基础上，主要针对如何充分发挥既有路网的功能，使其能够最好地满足城市交通需求进行探讨，重点研究如何使一定结构的道路网络能够适应一定城市交通需求，尽量提供高水平、高效率的交通服务，促进城市经济、建设的进一步发展。论文研究利用车载GPS等技术手段，获取大量的车辆运行过程数据，分析了不同出行在不同功能层次道路上的使用比例，进而发现路网功能存在的问题，并提出路网结构改善建议；利用浮动车(车载GPS)记录车辆行驶全过程数据，建立基于车辆行程的路网动态评价指标体系，包括动态非直线系数、不合理切换比例等评价指标，能够更好地反映路网的实际运行绩效，并在此基础上提出了基于路径优化的分配模型及对具体案例区域进行科学优化的建议。 本文的主要内容包括以下几个方面： 1、本文介绍复杂性研究的起源，复杂网络的构成，交通运输网络复杂性的含义，着重阐述复杂网络及其在交通运输各领域的应用与发展。路网容量和路网通行能力的研究现状，对路网容量计算的五种方法的优缺点均作了较详细的说明。此外，还对复杂网络条件下车辆路径选择的研究状况进行回顾。最后，对现有研究中存在的问题作简要的说明。 2、本文针对城市道路网络时间和空间特性，探讨道路网络供需平衡关系，建立基于浮动车数据的城市道路网络功能的评价指标体系，分析运用模糊评价进行路网功能评价的方法，并以北京市道路交通网络为案例，计算了道路网络评价体系中的各项指标，分析了北京市路网结构存在的问题和对策。 3、研究基于路径的网络匹配优化问题。论文提出基于路径优化模型的概念，比较基于路段与基于路径模型的区别，并提出基于车道的路径选择优化思路：论文分别建立基于车道的交叉口模型和车道模型，建立基于车道的道路交通网络模型；然后论文还分析基于车道的交通延误模型，着重分析车道中交叉冲突和合流冲突造成的种延误。建立了基于车道的路径优化模型，此模型以车辆行驶时间和冲突延误最小为优化目标，针对提出的优化模型本章给出了传统求解算法和遗传算法，并通过算例分析对基于车道的路径选择优化模型进行了验证。最后，论文在基于车道路径选择优化模型的研究思路基础上，应用VISSIM仿真工具对北京市西二环快速路车流实况进行模拟分析。 4、从道路交通系统优化的观点和方法出发，本文认为某条道路或某个地段的交通拥堵问题应该放到周围相关区域范围内，通过采取对区域路网整体运行功能进行优化的策略来加以解决。并选取北京市西城区的西二环作为研究案例，采用理论计算和仿真分析的方法，对西城区三里河路包括二环路区域范围道路网络的整体运行功能进行优化，以实现改善西二环交通运行质量的目的。通过对实际案例的研究说明所提策略的有效性和可行性。