近年来,中小城市非机动车保有量持续增加,城市道路运行状况日渐复杂,随之引发的交通安全问题也日益突出,不仅给交通管理部门在管理上带来了新的挑战,还给交通参与者带来了较大的安全威胁。因此,对中小城市的非机动车交通安全问题进行分类研究,并提出适当的改善措施具有十分重要的现实意义。本文首先对中小城市非机动车的出行特征、骑行特性及事故特征进行了研究。以桂林、柳州和南宁三个城市的实测数据为基础,深入研究路段内混行非机动车超车事件和交通流运行特征,建立超车事件数预测模型。将混行非机动车道路内的超车事件数和骑行者主观感受打分作为主要评价指标,运用K-means聚类算法构建了混行非机动车道路服务水平评价体系。研究结果表明,超车事件数与单位小时流量、路段宽度呈多元线性回归关系,超车事件数随二者增大而增大;本文构建的混行非机动车道路服务水平评价标准可划分为五个等级,当单位时间内超车事件数大于等于25个时,非机动车道路服务水平最低,所产生的交通安全隐患也最大。其次,基于信号交叉口不同的非机动车待行区,对左转机动车和非机动车交通冲突展开了研究,选取主要影响因素建立了广义线性机非交通冲突数预测模型,并利用实测数据对模型精度进行了对比分析。研究结果表明,机非交叉冲突数与左转电动车流量、人力自行车流量以及同向进口道左转机动车流量相关;机非膨胀冲突数与左转非机动车流量、同向进口道左转机动车流量及对向进口道非机动车流量相关。使用机非冲突数预测模型,可以较为准确地计算信号交叉口机非冲突数,且能够较好地对交叉口进行安全评价。最后,依据前文的研究成果,从路段、交叉口、骑行人与车辆等方面提出了非机动车交通安全管理对策。并选取两条路段和一个交叉口进行实例分析,对本文提出的预测模型和服务水平评价体系进行验证,同时通过分析交通安全问题给出相应的交通安全改善措施。研究结果表明,从宏观和微观两个角度提出的交通安全管理对策能够从源头上提高中小城市非机动车骑行者的交通安全性。