交通領域裏有經典的兩種均衡模型，User Equilibrium和System Optimal。User Equilibrium (UE)表示每個出行者都選擇了成本最小的出行路徑；System Optimal (SO)表示整個交通系統的總花費成本最小。
可以看到，SO與UE相比，差了一項mp，我們通常把SO情形下的路徑花費叫邊際成本（MC），UE情形下個人能感受到的成本叫個人成本（AV），而兩者之差叫外部性。一個簡單的草圖如下（考慮彈性需求）。
所以如果我們收取擁堵費，就能消除外部性，最大化社會福利，增加整個交通系統的效益,這就是擁堵收費的經濟學原理。
我們可以用雙層規劃模型去求解擁堵收費原則，上層規劃要最優化交通系統（SO），下層模型決定交通加載形式（UE）。可以理解爲，如果政府定價了一個交通擁堵費用λ，下層模型的演化反饋給上層模型一個流量分佈v，如此來決定交通流量的最優分佈。
(一種雙層規劃的一階最優條件，就是把雙層規劃模型變爲單層規劃模型)
我們可以求出，
，亦即，當把外部性作爲擁堵費用的定價時，剛好可以把交通系統從用戶均衡推到系統最優。這就是first best pricing。但是，在實際生活中，我們很難以做到對每一條路都進行擁堵收費，一般來說只對核心區域進行收費，這種收費策略是second best pricing。我們只需要對上述模型進行少許修改即可。
雙層規劃模型有時求解會帶來困難，所以很多時候，我們也會通過另外一種手段去收取擁堵費用，就是通過引入流量上限side constraint(SC)。具體表現爲在UE的基礎上加入一個新的不等式約束。
對應於流量上限不等式約束的乘子λ,只有當不等式取等號時纔不爲0。所以我們可以通過引入不等式約束，確定對那些擁堵路段收取擁堵費用，從而將整個路網的流量都控制在流量界限之下。這是另外一種交通擁堵收費策略。