本文以影响高速公路收费费率诸因素与费率之间的关系为主线索，运用经济学理论、交通行为理论和最优化理论，对高速公路费率形成及其量化模型的建立进行了阐述，创新之处在于： 第一次对费率存在性进行了深入、全面地讨论，建立了以效用函数为基础的交通量——费率——收费收入模型，并基于所建立的模型首次引入matlab语言中的最优化程序包对费率——收费收入变化关系进行了真实地模拟。 全文共分两部分： 第一部分包括第二、第三和第四章，通过对费率确定的内、外部影响因素的分析，系统地论述了高速公路最优费率形成的理论及其优化理论基础，对高速公路最优费率的存在性进行了讨论，阐述了其经济基础，建立了交通运输市场及其供需函数的概念，并从数理经济学、交通工程学和数学三方面进行了论证。 第二部分由第五章和第六章组成。这一部分从道路用户路线选择行为准则出发，以logistic模型为基础，引入效用函数的概念，建立了高速公路最优费率的量化模型，提出了用最大似然法标定模型中的参数，并对模型的可操作性进行了分析。最后以京石运输通道为例给出具体实例。