近年来，随着国际能源供应的持续紧张，节能环保已成为国际关注的焦点，发展天然气汽车具有重大的现实意义。我国从1999年正式启动“空气净化工程——清洁汽车行动”，经过多年的发展，天然气汽车发展取得了良好的成绩。对于推广地区来说，如何评价天然气汽车在交通运营体系中的运行效果，以及在现有的基础上从哪些角度进一步推广天然气汽车的应用是本文的研究方向。本文通过对国内外天然气汽车发展现状的分析，结合我国天然气能源与天然气汽车发展现状，搭建全文的脉络体系，形成全文的技术路线和方案设计。从系统预测与综合评价方法角度，在充分了解天然气汽车发展现状的情况下，结合天然气汽车的特点，从成本、资源环境消耗、经济效益、社会效益、环境效益五个方面从“投入——产出”的角度对天然气汽车的运行效果进行评价。鉴于天然气汽车系统的复杂性和可选指标的不确定性，通过引入层次分析法（AHP）对影响天然气汽车运行效果的各因素进行定性与定量分析（AHP确定评价指标权重），在确定评价指标的基础上构建天然气汽车运行评价指标体系，引入数据包络法（DEA）构建天然气汽车运行评价模型。以调研地区为例，分析案例背景、车辆运行环境，确定评价目标，构建指标评价体系，运用综合评价模型，对具体实例进行应用与分析。本文的创新点在于，采用基于层次分析法的数据包络法，对天然气汽车的运行效果构建评价模型，以年份为决策单元，评价其模型的有效性，对于无效的决策单元，提出其改进方向，为进一步发展天然气汽车提出合理建议,为我国城市交通系统中天然气汽车运行效果的综合评价提供理论依据和实践指导。