随着交通需求的不断增长,路网出行效率低下,导致交通系统中的能源消耗逐年上升。道路收费可以有效调控出行者的路径选择行为、优化路网内机动车的运行效率,为交通能耗问题提供有效的解决方案。本研究结合两阶段规划、双层规划、不确定规划、多目标优化等理论方法,考虑油耗因素提出不同决策目标对应的收费方案,为公路网收费方案的公平制定与系统的节能降耗提供可行策略。首先,分析了不同车型的油耗差异,对公路网主要车型进行分类,提出具有随机不确定性的多车型百公里油耗模型。结合网络设计方法及道路收费原理构建多车型最小油耗两阶段收费模型。其中,第一阶段建立不确定条件下带有随机机会约束的多车型最小油耗网络设计模型,第二阶段基于第一阶段的等价约束,建立以社会福利为主要优化目标的多车型最低收益收费模型,然后采用随机模拟方法、随机机会约束近似线性化方法以及Frank-Wolfe算法对模型求解。得到同一 0D对间针对同种车型选择不同路径出行时,具有最小且相等的广义费用。从而通过收费的方式规划机动车的出行路径,调节路网流量分布,控制系统总能耗,达到节能降耗的目的。然后,同时考虑路网出行时间和系统能耗,提出了出行时间可信度和节能指数,据此建立多目标优化模型,同时优化路网的出行效率和能耗水平,并采用加权求和法将多目标规划转化为单目标规划作为上层模型。针对公路网机动车出行行为,不同用户在进行路径决策时,主要考虑的因素有出行时间、燃油费用和道路收费,基于对用户广义出行费用的分析,建立广义出行成本下的用户均衡模型作为下层模型。构建考虑油耗和时间成本的多目标多车型双层收费模型优化路网性能,并使用遗传算法和连续平均法相结合的算法求解模型。最后,以抽象公路网络为例进行计算分析,对比不同收费策略下路网的出行时间、油耗总量与用户均衡、系统最优状态的差异。结果表明,不同的收费策略对路网能耗的影响不同,但对交通能耗的优化上有显著效果。