自行车出行具有绿色、低碳、环保、健康等优点,在我国碳达峰与碳中和目标确立、城市交通拥堵越发严重的大背景下,自行车出行将在交通运输领域中发挥不可替代的作用。然而,近年来以机动化为主的城市交通发展,不断压缩有限的自行车骑行空间。城市自行车专用道网络的建设拓展,并没有从根本上改善自行车骑行环境。相反,随着城市机动车保有量快速增长和停车资源有限供给的双重压力下,很多城市的自行车骑行环境还有恶化的趋势。因此,研究自行车骑行环境改善对居民出行行为的影响,将有助于城市管理者做出符合居民出行需要的决策。对提高城市自行车出行比例、促进城市交通可持续发展具有重大意义。本文面向自行车骑行环境的改善,对居民出行行为的变化情况进行重点研究。论文选取了北京市自行车出行环境为研究对象,对自行车出行环境改善的典型案例进行了RP调查,分析了自行车骑行环境影响居民出行行为的关键因素。以此为基础,论文设计了多种改善现有道路自行车骑行环境的场景,实施了SP调查。为更合理准确构建居民出行选择行为,论文分别建立了城市居民出行选择NL模型和考虑个人态度潜变量影响的混合选择模型（HCM）。基于模型标定结果,对骑行环境改善下的具体出行场景案例进行了分析。研究结果表明,安全性保障对现有骑行环境质量的提升影响最为关键,生活方式、出行偏好等个人主观态度因素也会对自行车出行选择产生重要影响;自行车骑行环境的改善将会显著带动公交、地铁、私家车客流向自行车出行转移;其中,骑行环境整体改善后,自行车在各出行距离下相比未改善前平均增长20.9%,同时小汽车出行占比降低3%,公共交通客流压力降低了23%;设置双向封闭式自行车专用道和自行车道后绕式公交站台的改善措施对自行车出行选择的提升产生了显著正向影响,个人生活方式、出行偏好及感知安全性三个潜变量对自行车出行选择结果影响显著;骑行环境的整体改善使得自行车出行优势出行距离范围由原来的3～5km后移至4～7km左右,同时“峰值”最优出行距离数值显著提高。此外,本文还基于自行车专用路的RP调查和典型骑行环境改善场景下的SP调查分析结论,综合考虑了骑行环境改善的关键基础设施及个人出行选择主观影响因素,以及改造完善的可实施性,对现状道路的自行车专用道进行了完善设计,提出了封闭式双向自行车专用道设计方案。研究最后针对典型道路类型下的封闭式双向自行车专用道提出了具体设计方案,并分析了改善设计方案的合理可行性。图52幅,表24个,参考文献65篇。