目前我国高速公路的发展已逐渐步入成熟期，即从过去以“工程建设为中心”向“工程建设与运营管理并重”过渡。在高速公路运营管理过程中，随着收费政策的普遍实施，高速公路的通行费费率问题引起了社会各界的广泛关注，逐步成为高速公路运营管理过程中的矛盾焦点。由于缺乏监管机制以及科学的论证方法，以往在制定车辆通行费费率时，“重经济效益，轻社会效益”的现象普遍存在，忽视了其对路网交通流分布的调控作用，阻碍了高速公路的可持续发展。因此，系统分析并探讨高速公路通行费费率的制定问题，协调兼顾管理者、经营者和道路使用者三方的利益，对于吸引、利用高速公路建设投资，促进社会资源的有效配置，促进交通与社会经济的协调发展，具有重要的理论价值和现实意义。文中综合运用运输经济学、收费管理理论、管理系统工程理论、公共定价理论等，归纳总结了高速公路的公共物品属性和非公共物品属性，探讨了在不同条件下其经济学属性的相互转化，强调了高速公路的公共物品性质必须得到足够重视，才能保证其社会经济效益的充分发挥。同时，在深入分析了高速公路通行费费率的主要影响因素及其作用机制和影响效果的基础上，综合比较各种通行费费率测算方法，选取以双层规划理论为基础，构建需求变动、需求固定情况下均可采用的高速公路通行费费率优化模型，充分考虑出行者的利益、路网的运行效率和高速公路的公共物品特性。最后，以西南某高速公路为实际案例，对所建立的高速公路通行费费率优化模型进行初步验证，结果表明该方法具有较好的实用性，测算结果为高速公路建成后通行费费率的制定提供了依据。