为了改善中国道路交通违法单一制处罚机制抑制成效差的问题,提出了一种效率与成本补偿的Pareto改进——交通违法阶梯式处罚机制。通过引入罚金弹性概念,分析了驾驶人面对阶梯式处罚机制时在违法次数和罚金总额上的响应;借用经济学上的供求理论和边际效应,构建了阶梯式处罚强度模型,并采用模式搜索法建立了其求解算法。以牡丹江市区违法停车为例,标定了阶梯式处罚强度模型中的罚金弹性、违法概率密度函数和各阶阶位违法次数等参数,求解得到了违法停车的各阶罚金,并对其实施后的预期成效进行了评估。结果表明:在实施阶梯式处罚后,3阶、4阶违法驾驶人的违法停车次数分别减少了9.58%和21.52%,说明阶梯式处罚机制对高频率违法驾驶人具有很强的抑制作用;通过调整各阶阶位覆盖率的范围和加大各阶罚金的差距,可显著降低交通违法总频次,抑制效果更明显。