历史街区是城市交通网络的重要组成部分。随着经济的快速发展,城市交通对历史街区的冲击也越来越大,加之历史街区道路等级低、路幅窄、交通管理设施缺乏,很难满足日益增长的交通需求。我国在进行历史街区道路设计时大多依据《城市道路工程设计规范》(CJJ37-2012),而历史街区与城市其他区域存在较大差异,道路空间与街区承担的交通功能、旅游文化传播功能不适应,影响了街区的功能实现与独特形象。因此,本文结合实际调研数据对历史街区机非混行路段的道路空间进行优化设计。首先,界定历史街区的概念及道路空间的定义,总结街区现状存在的问题,明确道路空间的构成元素及空间尺度,进而说明本文的研究对象为历史街区的地面道路空间;在此基础上结合调研数据对机非混行路段车道宽度与速度、通行效率及占道车辆数的关系进行探讨,并采用多元回归模型对各个变量的函数关系进行拟合,以为后续优化模型的建立提供理论依据。其次,分析了历史街区机非混行路段机动车道路空间特征,总结出波良可夫车道宽度计算模型的适用条件及不足,结合调研数据对模型参数进行重新标定,以确定不同断面道路的机动车道宽度计算公式。针对传统车道宽度计算模型考虑因素简单的缺陷,以环保性、集约性、通畅性、安全性和经济性指标为上层模型的优化目标,以用户均衡模型为下层模型,建立了历史街区机非混行路段机动车道路空间优化设计的双层规划模型,并对双层规划模型与波良可夫模型的适用性及特征进行了对比分析。进一步对机非混行路段机动车与慢行交通的关系进行探讨,包括两类交通方式的冲突分析、协同发展策略以及道路空间竞争的博弈关系;在此基础上引入出行时间价值,从通行时间、通行效率和舒适性角度建立了以广义出行成本最小为目标的机非混行路段道路空间优化设计的竞争博弈模型,并给出了模型的求解步骤。最后,以湘子庙历史街区为验证对象,结合实际调研数据分析了街区的交通特性和路网特征,并采用波良可夫模型、双层规划模型和博弈模型确定出街区内部的道路空间划分方案,通过对比分析验证了模型的可行性,可为同类型历史街区道路空间优化设计提供理论参考。