快速城市化和机动化的进程,使得我国城市交通系统对能源需求的增长迅速；不可再生能源的有限,也让城市人口增长和降低交通能耗之间的矛盾成为制约我国城市交通可持续发展的瓶颈。有鉴于此,城市交通系统的节能减排已成为规划和建设“绿色城市”的重要组成部分。本文从影响因素、需求量、城市空间结构、城市交通规划和节能减排政策等五个方面系统研究了城市交通系统和能源消耗之间的关系,找到了降低城市交通能耗的有效方法,主要研究内容包括以下几个方面：(1)从系统的角度,以城市交通能耗的基本统计和计算方法为基础,从宏观层面(城市整体)、中观层面(交通小区或路网)、微观层面(交通工具)三个层面研究并总结了影响城市交通能源的因素：在城市经济社会发展的背景下,城市空间结构、城市规模和城市交通结构是影响城市交通总能耗的宏观因素,其中城市空间结构是首要因素,城市规模是重要因素,城市交通结构则是关键因素,各因素间相互关联共同决定了城市交通总能耗的发展趋势；城市路网、可达性和交通微循环系统是影响城市交通总能耗的中观因素；交通工具的单体能耗是影响城市交通总能耗的微观因素。(2)在总结国内外已有交通能源需求量预测模型的基础上,构建了Gompertz和Spread Sheet的组合模型作为城市交通能源需求量预测模型,并对成都市未来交通能源需求量及影响需求量因素进行了预测分析。另外,为分析各种因素对成都市客运交通能源需求量的影响,选用分解模型计算各因素的贡献率。结果显示：过去十年,城市化的进程是成都市客运交通能耗的首要驱动因素；未来十年,居民出行结构和机动化出行率将是影响成都市客运交通能源需求量的最主要因素。(3)从单中心和多中心的角度分析了城市空间结构对交通出行和能耗的影响,并以一个简单的计算实例,比较了单中心和多中心城市在交通能耗上的差异。在对复合功能开发、“紧凑城市”理念等进行分析之后,得到城市土地集约化发展有助于减少城市交通能耗的结论,在此基础上,以区间最小出行时耗为目标函数,建立了在城市交通能源约束情况下的土地优化模型。该模型的计算结果显示了在土地集约、混合发展的目标指引下,各种功能用地的最优比例,以及对城市交通总能耗的控制。(4)探讨了可持续交通、绿色交通、低碳交通等相关概念的内涵及意义。在此基础上,以可持续交通发展为目标,将交通系统能耗的概念引入交通规划,建立了城市交通系统最小能耗模型。该模型在满足城市机动化发展的前提下,考虑城市路网时空的容量限制,以实现城市交通系统的最小能耗。模型求解结果可显示常规公交车与小汽车在城市路网中的关系及合适的发展规模。为鼓励城市更多居民采用公共交通方式出行,建立了在交通能源、路网资源、环境容量等限制条件下,以城市交通系统交通效率最优和居民出行交通成本最少为目标函数的城市交通结构优化模型。模型以重庆市主城区2020年的规划目标值为参考,分析了规划年重庆市合理的交通结构组成。(5)在分析了交通政策的特点、分类及制定过程的基础上,采用动力学建模方法建立了城市客运交通的节能减排政策评估模型。模型以预测的上海市2020年的能源消耗和CO2排放量为基准情景,选取了三组不同的交通政策对上海市2020年客运交通的情景进行了分析对比,结果表明只有将不同目标的交通政策同时结合使用,才能真正实现节能减排的目标,单一政策的实施效果难以达到节能目标的要求。本文研究内容为在能源约束情况下的城市可持续交通发展提供了全新的思路和方法。总结来说,要实现绿色城市交通的目标,我国城市只能选择以公交模式为主导的交通系统,实行公共交通适度超前发展的战略,推动公共交通导向的土地利用和紧凑布局形态。只有在构建节能交通系统的基础上降低交通工具对油品燃料的依赖,才是城市交通系统可持续发展的最优途径。