近年来,随着人们环保意识的觉醒,大量的共享单车涌入城市,成为了一道别致的风景线。然而,由于配套设施尚未完善,自行车专用道的缺乏和共享单车的随意停放不仅使城市道路交通面临着巨大压力,也令人们的出行安全难以得到保障。为提高公共交通系统的效率与安全性,促进更多出行者选用以自行车为代表的的绿色交通方式,本文在考虑成本预算的前提下,研究了共享单车网络设计问题。本文的创新点在于,建立了一个同时考虑共享单车站点选址问题和有物理隔离的自行车专用道的路段选择问题的双层规划模型,并采用了较为新兴的超启发式方法来求解该模型。在模型方面,该模型具有两个决策变量:是否在出发点和目的地附近的备选点建立自行车站、是否在备选路段设立自行车专用道。上层模型以最小化总成本为目标,综合考虑出行时间成本和基础设施修建成本;下层模型扩展了多方式选择模型和路径选择模型,以便进行交通方式划分和交通量分配。在求解方法方面,本文采用了基于序列的选择式超启发方法,并将之与Frank Wolfe算法结合以便求解该双层模型。当上层模型确定好自行车专用道路段和自行车站点的组合后,下层模型便基于这些条件完成交通方式划分和路径选择,使用Frank Wolfe算法分配好均衡状态下不同交通方式在每个路段的流量,并将时间成本代回上层模型。使用Python语言编写程序计算,经过多次迭代可得出最优的站点与专用道组合和最低成本。在算例阶段,分别使用了小型网络和中型网络进行算例分析。小型交通网络用来检验算法的正确性。经计算得出自行车道与站点的最优组合方案,并使用穷举法进行验证,结果表明该方案能使总成本最小化。分别以时间成本和固定设施成本为横纵坐标轴,绘制帕累托最优前沿面,为决策者提供了一个较佳的选择空间。中型网络算例以经典交通网络Nguyen–Dupius网络为背景,计算了多种情景下自行车道与站点的最优组合方案。通过算例分析可以得出以下结论:自行车专用道和共享单车站点的设置有助于提高交通网络运行效率,节约总成本。但建设成本并非越高越好,无用的站点设置只会增加固定设施成本投入,过多的自行车道会影响机动车运行效率、增加时间成本,反而会影响交通系统的总体运行效率。因此,应充分考虑固定设施成本和时间成本这两项目标之间的悖反关系,并结合帕累托最优前沿面上的解,得出不同预算前提下使两项目标具有最小冲突的建设方案,从而达到使总成本最小的目的。