随着国民经济的飞速发展,城市交通需求迅猛增加,导致交通拥堵及其负外部效应如空气污染、交通事故频发、噪声污染等加剧,严重影响城市居民的生存健康和城市经济的可持续发展。道路收费作为缓解交通拥堵和减少尾气排放的有效手段之一,受到人们的广泛关注。在此背景下,本文综合运用交通规划理论、不确定规划理论、最优化理论、运筹学、经济学等,提出不确定排放条件下道路收费定价策略,旨在通过收费手段调节路网流量分配,控制交通需求,达到减少尾气排放的目的,为科学制定城市道路收费与拥堵排放治理提供参考。首先,论文综合考虑了影响排放估计的主要因素,分析了极端条件下对排放因子取值的影响,根据在模型中的应用情况分别采用模糊数和模糊随机数对排放因子的不确定性加以描述;此外,论文对路段排放量限制数据的不确定性进行分析,并采用随机模糊数来表示,为后文中与交通网络设计模型相结合做准备。其次,论文基于社会总效益最大化的目的,将道路总收费值用于支付治理该道路系统中尾气排放的成本,同时结合机动车尾气排放的多重不确定性,建立了基于路段收费方式的带有路段排放量约束的双层收费模型,并利用不确定规划理论和灵敏度算法相结合的方法进行求解,然后以实验路网为算例,通过改变模型中的可变参数,分析各主要指标的变化情况及相互关系。再次,论文将交通拥堵指数作为衡量路网拥堵程度的标准,通过推导拥堵里程比的计算方法,建立了最小拥堵等级计算模型和拥堵等级约束条件,用于对路网的优化潜力的预判和对拥堵程度的管理。此基础上,本文从不同收费方式角度出发,结合机动车尾气排放因子的不确定性和收费路段个数限制等要求,分别建立了排放因子不确定条件下,以系统总排放量最优为目标,基于路段收费方式的两阶段收费模型和双层收费模型,以及基于入口点收费方式的双层收费模型,并针对以上模型,分别提出模糊随机规划、步长加速法等数值算法与遗传算法相结合的方法进行求解。然后以实验路网为算例,对模型的优化效果进行比较。最后,论文以北京二环内主要路网为研究案例,对以上两种不同收费方式的减排模型进一步验证,通过计算该路网的最优拥堵等级确定拥堵等级限制目标,探讨了期望拥堵等级条件下排放优化的路段收费和入口点收费方案,研究结果表明,尽管两种收费方式机制不同,但在减排和提高网络性能方面均有明显效果。