城市现代化进程的不断提速,使得城市交通系统的建设发展无法与之匹配,交通拥堵与交通污染问题日益严峻。城市轨道交通作为一种运量大,污染低、服务水平高的公共交通出行工具,其建设与运营被普遍认为是优化居民出行结构、缓解交通拥堵、减轻交通污染的有效政策措施。然而,目前国内外学者对于城市轨道交通影响下的居民出行行为、地面交通运行以及节能减排研究往往是相互独立和分离的,缺乏基于三者内在关系的节能减排作用机理剖析,进而无法建立合理的城市轨道交通节能减排效果定量评估工具。同时无法反映轨道交通客流组成及其分布特征影响下的节能减排时空差异,因此应对不同的评估目标和评估范围时难以界定科学的适用性条件。在此背景下,本文基于城市轨道交通自动售票系统(Automatic Fare Collection system,AFC)等多源大数据,综合考虑城市轨道交通对城市交通系统的多维影响,开展城市轨道交通节能减排效果的定量评估和时空分布特征等研究工作。首先,本研究基于国内外相关研究成果总结并分析了城市轨道交通对城市交通系统的多维影响及其内在关联,确定了地面交通运行情况的变化是上述影响的终端作用结果。故采集新建地铁线路开通前后的浮动车数据及远程交通微波检测器(Remote Traffic Microwave Sensor,RTMS)数据定量分析城市轨道交通影响下的地面交通运行变化,并结合交通排放模型分析其与排放测算结果间的关系,进而完成城市轨道交通节能减排作用机理的研究。同时,基于AFC刷卡数据对城市轨道交通客流分布规律进行分析,并基于此判断其影响下的节能减排效果具有相应的时空分布特征。其次,基于城市轨道交通节能减排作用机理及其时空分布特征提出的建模要求,本研究以经典的四阶段法为设计思路,完整构建了考虑城市轨道交通客流分布特征影响的交通需求预测模型。以城市轨道交通客流组成及其影响下的居民出行行为研究为基础,对交通发生与吸引、交通分布、交通方式划分以及交通流分配四个阶段分别进行模型改进与优化。最终形成可以反映不同城市轨道交通设置情景下地面交通运行状况的交通需求预测模型,以作为城市轨道交通节能减排评估模型的核心技术支撑。之后,本研究采用基于比功率的交通排放模型与交通需求预测模型进行模型耦合与数据对接,并基于无轨道交通时,现有轨道交通乘客将返还至不同地面交通工具完成出行这一假设,分析城市轨道交通影响下的地面交通减排效果,同时考虑城市轨道交通自身运营能耗与碳排放量转换关系,建立适用于不同城市轨道交通设置情景的城市轨道交通节能减排评估模型。最后,本研究选取北京市城六区为模型应用案例,采取RP(Revealed Preference)调查与SP(Stated Preference)调查组合的方式完成面向应用案例的模型参数标定,以二氧化碳(C02)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)以及颗粒物(PM)五种污染物与排放物为指标,分析该区域城市轨道交通网络的节能减排效果及其时空分布特征。以早高峰期间C02减排效果为例,地面交通C02减排量为1154t,减排比例为35%,轨道交通运营C02排放646t,因此最终C02减排量为508t,减排比例为13%。本研究综合考虑城市轨道交通对城市交通系统的多维影响,分析总结了城市轨道交通节能减排的作用机理,并依据城市轨道交通客流分布规律反映其节能减排影响的时空分布特征,基于此建立适用于不同评估目标和时空范围的城市轨道交通节能减排定量评估模型,为以节能减排为目标的各类城市轨道交通政策提供科学依据,有助于实现基于环境考虑的城市轨道交通客流精细化管理与控制。