城市机动化的快速发展，使交通需求与交通供给之间的矛盾不断扩大，从而产生了诸如交通拥堵、交通环境污染、交通事故频发等交通问题。交通规划是一种提供交通设施的方案，若能编制科学合理的交通规划，可以从源头上避免或减少交通问题的发生。然而，常用的交通规划编制方法是一种定性的方法，缺乏对实际网络用户出行行为的考虑，这种规划方案实施之后，常会出现交通改善不明显甚至交通问题加剧的现象，同时也浪费了有限的投入资金。因此，在有限的投入资金情况下，在考虑网络用户出行行为的基础上，定量地研究交通网络设计问题有着重要的应用价值。　　本文首先深入分析了高维多目标交通网络设计问题的相关基础理论。然后在详述双层规划模型、多目标优化模型及典型交通网络设计模型的基础上，从政府多部门决策和用户出行行为的角度出发，构建了同时优化系统阻抗、尾气排放、投资费用、饱和度和用户出行行为目标的离散交通网络设计双层规划模型。其中，上层规划模型将多个优化目标化成多个单目标建模，路段通行能力增量约束据规划通行能力设置;下层规划模型采用固定需求下的用户平衡配流模型。　　随后，为了对构建的模型进行有效求解，从保证求解算法良好的收敛性和分布性的角度出发，在第2代非劣排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ，简称NSGA-Ⅱ)的基础上，基于第k小距离双层截断策略做了改进，设计了改进的NSGA-Ⅱ，并采用Matlab语言开发了相应的算法程序。　　最后，以Nguyen-Dupuis网络作为算例，通过对比分析NSGA-Ⅱ和改进的NSGA-Ⅱ对三维、四维优化模型的求解结果，证明了改进的NSGA-Ⅱ可以有效求解基本的高维多目标离散交通网络设计模型，并结合相关专业知识，得到了8个交通网络设计优化方案。