交通拥堵和尾气排放环境污染是城市交通可持续发展面临的两大问题。为了缓解城市交通拥堵和机动车尾气排放环境污染,本文以区域污染物排放限制为约束条件,以路网总排放最低为优化目标,建立了考虑区域环境约束的城市交通网络收费的双层规划模型。通过考虑出行者的广义出行成本,以高峰时段固定需求条件下的用户均衡模型为双层规划模型的下层优化模型,进而分析道路收费条件下出行者的路径选择行为和交通流量分布的情况。并根据所建立的模型设计了相应的求解算法,而后应用简化的路网验证所提出的模型和算法的可行性。分析结果表明,在城市交通网络收费设计中,区域交通排放管控、网络总排放及系统总出行成本是需要进行权衡的三个目标。