随着交通需求的迅猛增长，交通需求与交通供给之间的矛盾日趋尖锐。针对交通供给不足以及建设资金短缺的现状，交通网络设计问题成为解决交通矛盾的有效措施。通过网络设计可以使路网结构更加合理，从而使道路的服务水平提高，满足出行者对交通的需求。本文可以为交通规划部门提供合理的路网改造方案，使政府投入的资金能够取得最佳的效益。交通网络设计问题是一种在一定约束条件下的最优投资策略问题。以往涉及到服务水平的交通网络设计问题选取的指标单一，不能够兼顾整体性与差异性。本文将微观性指标与宏观性指标结合起来对网络设计问题进行研究，从服务水平的角度将这两类指标共同作为交通网络设计问题的约束条件。本文从分析不同服务水平指标约束对网络设计问题的影响入手，将路网服务水平指标与路段服务水平指标相结合，建立了基于综合服务水平的交通网络设计模型。此外，针对不同环境下出行者的交通需求与路径选择行为的不同，本文设定了几种交通模式，采用了不同的交通分配模型，并选取了不同的目标函数与约束来描述，以使模型尽可能的符合不同的实际交通模式。本文采用模拟退火算法对双层模型进行求解。通过两个算例对不同交通模式下的模型进行分析验证，即在保证路网整体服务水平的前提下，适当放宽了路段服务水平的饱和度约束值，此时可以更充分的使用道路资源，同时总体路网受到的影响并不大。最后，选取了深圳市南山区某路网区域，将本文饱和度约束的思想运用到该实际网络中，得到了综合服务水平约束下各路段需增加的通行能力。