在我国的城市交通系统中,各种机动车与非机动车混合行驶,产生的交通拥堵、机动车尾气排放污染、能源消耗等问题日益严重。面对这些交通问题,要求提出新的交通优化模型,以达到降低环境污染、减少能源消耗的城市交通综合优化目标,并且能够最大限度地满足社会经济的发展和人民生活质量提高所产生的交通需求。研究基于综合成本的城市多模式交通网络系统优化问题具有重要的理论价值和现实意义。围绕基于综合成本的城市多模式交通网络系统优化的相关问题,论文主要进行了如下研究工作：1、基于交通可持续发展的思想,分析了城市交通网络的综合成本问题,考虑了机动车燃油消耗和尾气排放的主要影响因素,建立了城市交通网络尾气排放模型和城市交通网络能源消耗模型；给出了城市交通网络的出行时间费用模型；在此基础上,将上述三个优化目标集成起来,建立了基于综合成本的多目标规划模型,并利用评价函数法对其进行求解。2、不同交通方式的出行,所带来的能源消耗和尾气排放有明显差异,本文考虑了城市多模式交通系统中出行者的出行选择行为,分析了机非干扰条件下的路段阻抗函数形式。在此基础上,给出了城市多模式交通系统的网络配流模型及算法。3、利用双层规划思想建立了基于综合成本的城市多模式交通网络系统优化模型并给出求解算法。上层规划是基于能源消耗、尾气排放和系统总出行时间最优的多目标规划模型,它是通过管理部门实施的管理措施来作为决策变量,下层模型是在一定的管理措施条件下考虑出行者出行选择行为的流量分配模型。通过算例分析了城市交通系统中,不同的管理措施对交通网络流量分配以及能源消耗、尾气排放和系统出行总时间的影响。