随着中国经济的持续快速发展,城市化进程不断加快,大量人口迅速聚集,造成特大城市的交通面临巨大的挑战。为解决特大城市客流高峰期的交通问题,地铁、轻轨、BRT在各大城市纷纷新建或扩建,原有道路交通方式不断改良,多元立体化交通体系逐渐完善。然而,如何经济有效地利用它们是目前研究的薄弱环节。由于通勤出行直接导致了城市早、晚高峰,本文从交通运输工具使用者的角度出发,以特大城市市域通勤为背景,研究了城市居民出行选择行为的建模、算法及实际应用。本论文首先回顾了非集计模型理论的研究现况,系统总结了非集计模型的建模基本思路、经典模型、模型分类和发展沿革,在此基础上选择一种适用于研究市域多模式交通网络中通勤出行选择的Nest Logit模型。本论文进一步对市域多模式通勤交通网络进行研究,用图论的思想将多模式交通网络中的出行链分为在乘链和换乘链,并运用状态变量对节点的不同状态进行标注。通过分析通勤交通的特征,构建多模式通勤交通网络图,并将Nest Logit模型运用于多模式通勤交通网络中。针对上述模型的标定,本文提出了使用牛顿延拓算法求解极大似然函数的办法。通过对上海市市域新城——张江镇通勤出行选择进行实地调查,收集数据,基于实例,设计了一个基于Matlab的计算流程,探讨了模型在实际应用中的步骤和应注意的问题。本论文最后将模型的应用范围扩展。在对各出行线路分担率预测的基础上,以广义费用变化为依据,对交通服务属性改变引起交通子网络服务质量的变化情况进行定量评价,同时,总结交通运营部门的收入变化规律。本文在我国特大城市多模式通勤交通网络优化、出行选择模型建立及其关键技术环节的实现等方面进行了有益的尝试。