许多城市通过实施小汽车限行政策来缓解交通拥堵和空气污染，因此研究传统小汽车出行者个体的异质性对限行政策下出行方式选择行为的影响是十分必要的。本文以西安市传统小汽车出行者为调查对象，采用行为偏好和意向偏好融合调查方法设计调查问卷，获取特定情景下传统小汽车出行者的出行方式选择行为；采用CHAID决策树方法划分传统小汽车出行者的类别，采用固定参数logit模型和随机参数logit模型构建不同群体限行后的出行方式选择模型，并对比这2个模型的优劣。研究结果表明：传统小汽车出行者分为仅有1辆车的青年出行者、仅有1辆车的壮年出行者、仅有1辆车的中老年出行者和有多辆车的出行者4类；随机参数logit模型的拟合效果更好；仅有一辆车的低收入青年和壮年出行者在限行日更倾向于选择公共交通出行；提高公共交通服务水平有助于吸引仅有一辆车的出行者在限行日选择公共交通方式出行，道路畅通有助于吸引有多辆车的出行者在限行日选择公共交通方式出行。研究结论可以为城市交通管理相关部门制定差异化的限行政策提供理论支撑。