随着城市化进程的加快，我国小汽车拥有量呈现爆炸式增长，人、车、路、环境之间的矛盾越来越突出，给交通管理部门带来了巨大压力，传统交通管理模式亟需改进。近年来，电子执法作为一种高科技非现场执法手段在我国得到迅速普及和应用，在提高交通管理效率、减少交通事故方面，电子执法发挥了重要作用。但是与之相应的交通处罚措施一直是单一制的，缺乏对诸如“屡罚不止”行为的抑制作用，相反，可能还存在激励作用，这在一定程度上限制了电子执法在道路交通环境中作用的发挥。由于单一制处罚机制存在社会福利的帕累托改进而不是最优效率的，因而有必要寻求一种效率与成本补偿的帕累托改进——阶梯式处罚机制，以实现“效率优先、兼顾公平”的交通处罚目标。运用经济学理论，对交通违法行为的经济学特性进行了分析，提出了基于利益驱动的驾驶员违法驾驶决策模型；同时，分析了在电子执法环境下驾驶员违法行为的基本特征，包括影响因素、违法类型、时段和违法结构方面的特征。在分析交通处罚的确定性、严厉性、及时性对交通违法行为影响的基础上，结合国内外交通处罚措施的对比分析，对阶梯式处罚机制的基本框架进行了总体设计，包括模型假设和前提、抽象表达、参数标定原则以及处罚程序等。引入了罚金弹性的概念，借助经济学上的供求原则和边际效应原则，建立了基于驾驶员响应的阶梯式处罚强度模型，并采用模式搜索法对模型进行求解。以牡丹江市区“违法停车”行为的处罚措施制定为例，结合调查和收集的数据，对阶梯式处罚强度模型进行了参数标定和算例分析，提出了相应的建议和意见，并计算分析阶梯式处罚机制实施后交通违法行为的预期变化情况。