城市交通微循环是指充分利用支路及等级以下道路进行交通流通组织,以协调区域经济、文化、交通、生活等功能的有机综合体,具有缓解交通拥堵、提高城市交通效率、改善居民出行等功能。我国北京在2005正式提出“交通微循环”一词,在随后的研究和实践中交通微循环作为缓解交通拥堵的重要手段而得以推广,而对实施区域内部居民出行和区域环境的关注较少。本文探讨了基于可持续发展的交通微循环系统路网优化的理论和方法,其目的在于同时关注区域内部和区域过境交通、区域内的机动车出行需求和其他交通方式的出行需求、以及区域环境保护的需求。在我国,交通微循环的发展历程较短,已有研究还未形成统一理论体系。因此,论文首先分析了交通微循环的内涵,对其概念、目的、与相关理论的关系进行了梳理,并进一步说明了交通微循环实施的必要性和局限性。其次,论文基于道路的功能分级,采用定性分析的方法对交通微循环系统优化进行研究。根据道路承担的功能和物理特征,将微循环道路分为两大类三小类,然后从单向交通组织和交通设计两方面分别对各级道路进行优化的思路分析。然后,在道路分级的基础上,论文重点研究了基于可持续发展的混合型交通微循环路网设计优化双层规划模型。上层模型以区域内部交通环境污染最小和周边干道交通效率最高为优化目标,受到路段改造或新建方案、项目投资费用、支路路段允许通行能力和允许饱和度区间的约束；为了让交通微循环改造完成后的路网更加符合用户出行选择模式,下层模型采用满足出行发生量和出行吸引量双约束的出行分布和交通分配组合模型。模型可求解出道路改造或新建的最优方案,以及最优方案下的路网配流数据。最后,论文采用遗传算法求解模型,设计了模型算法和求解步骤。并根据实际调查路段数据为依托,构造了算例验证本文的模型与算法。