交通网络是一个典型的复杂网络。它具有复杂的动力学特征、时空特征以及结构特征。用网络的形式来模拟真实世界中不同事物之间的相互联系，一直受到包括社会学家和自然科学家们的关注。交通网络中一个重要的组成部分即是道路网络。利用复杂网络理论来研究城市道路网络，能够将网络中的微观个体与宏观整体有效结合，如此有助于优化路网结构，为城市规划与建设提供决策支持，同时也为城市路网研究提供了新的视角和方法。本文从复杂网络理论入手，针对城市交通中的热点问题，引入网络科学中的统计分析方法，分析城市路网结构复杂特征，并识别其对城市建设与规划的启示作用，构建基于复杂网络的城市路网抗攻击性与脆弱性评价方法，结合西安市路网讨论城市路网连通效率与连通概率变化特征，辨别路网中的关键路段及其对城市交通的潜在影响。本文的主要成果和结论可归纳为：（1）利用对偶法构建城市路网模型，并利用如节点中心性指标、聚集系数、平均路径长度及网络效率等复杂网络理论中的统计特性来分析城市路网的基本复杂特性；（2）结合实证研究得出城市路网符合小世界特性但不一定属于无标度网络的结论；（3）从路网可靠性角度，结合实例进行了对路网的随机攻击和基于3种中心度的选择性攻击实验，通过构建的两个衡量指标分析了不同情况下路网所表现出来的抗攻击性与脆弱性，同时提出了在本文基础上可以进行的进一步扩展与研究。