在分析总结现有城市道路网络设计相关研究的基础上,本文优化了求解城市道路网络设计模型的算法,并针对以往研究中下层交通分配模型采用简单的单一用户交通分配模型优化为考虑城市居民收入水平的多用户多方式交通分配模型,同时研究了多方式交通分配模型中路阻函数的形式及相关参数的求解方法。运用双层规划模型对连续性道路网络设计问题进行建模,通过内循环解决固定OD总需求下的道路网络交通分配问题,通过外循环求解道路网络设计问题中的道路改造方案。本论文的研究工作主要有以下几个方面：构造了基于固定OD需求的多用户多方式交通分配模型。对已有的多方式交通分配模型中的路阻函数进一步改进完善,根据城市道路网络用户的收入水平将用户分为倾向于选择不同交通方式的多用户类别,构建双层结构模型,其中第一层为描述用户的交通方式选择过程,第二层为描述用户在选择特定交通方式后的路径选择过程。考虑交叉口延误的交通分配模型的构建和求解。针对传统的用户均衡交通分配模型,考虑了交叉口的转向延误,优化了数据存储结构,设计相应的最短路标号算法并应用到交通分配的Frank-Wolfe算法中。构建城市道路网络设计的双层规划模型并优化求解算法。以考虑交叉口延误的多用户多方式交通分配模型作为城市道路交通网络设计的下层模型,上层模型以路网总旅行时间和投资的限制为约束条件,由此构造城市道路网络设计的双层规划模型。针对以往求解模型的粒子群算法进一步进行改进,在迭代求解过程中加入自然选择过程,提高算法的求解效率。实例验证模型并探究模型参数敏感度。以Sioux Falls网络为例,进一步验证算法的可行性,同时对用户的交通需求进行定量分析。结合算法中各主要参数对迭代的影响,分析了各参数的敏感度,并给出了各参数的合理取值范围,为模型的实际应用提供参考。