随着社会经济的快速发展和城市化水平的不断提升，城市的机动车保有量和居民的出行需求迅速增长，且增长速度远超过交通供给能力的增长，交通拥挤成为必然现象，也是城市最明显的交通问题之一，同时由于机动车的使用需消耗燃料，城市交通二氧化碳排放已经成为导致温室效应的来源之一。城市交通拥挤问题与碳排放问题逐渐受到广泛关注且急需相应的解决措施。本文的考虑碳排放成本的交通拥挤定价是利用经济学中的价格手段对交通需求进行管理，通过对城市交通系统拥挤路段进行收费，使拥挤路网交通需求重新进行平衡分配，优化城市交通结构、降低交通需求和较少城市交通二氧化碳排放，从而达到缓解交通拥挤和打造低碳城市的目的。首先，对论文的研究背景、目的和意义进行了阐述。其次，在第二章论述了城市交通二氧化碳排放的现状和特征，分析了城市交通二氧化碳排放的定性和定量影响因素，在此基础上建立了城市交通碳排放定量模型；介绍了碳税的概念及总结了国内外碳税征收的标准，从而建立了城市交通碳排放收费模型；阐述了交通拥挤的定义、产生原因和负面影响，同时也对拥挤定价的原理、必要性以及目标进行了相关说明，研究了拥挤定价的经典理论模型及其局限性。接着，第三章介绍了双层规划模型及其在交通中的应用，分析了拥挤定价采用双层规划模型的原因，然后分七步建立了本文的考虑碳排放成本的拥挤定价双层规划模型。最后，第四章为算例分析，选取了实际案例，利用基于步长加速法和惩罚函数法的直接搜索算法和Matlab软件对所建模型进行求解并分析，得到了合理的结果。本文为解决城市交通拥挤及碳排放问题而建立了考虑碳排放成本的拥挤定价模型，并通过实例分析验证了模型的可行性，具有一定的理论意义和实际意义。