近年来随着城镇化的不断推进与发展，居民生活水平不断提高，我国机动车保有量持续增长，城市交通系统运行状态不断恶化，机动车尾气排放及环境污染问题日益严重。为降低交通能源消耗和尾气排放，我国大力发展公共交通系统，尤其是新能源公交车正在逐步取代传统燃油公交车。虽然新能源公交车具有低能耗低排放的特点，但仍然会存在大量温室气体和污染性气体的排放，而且目前对新能源公交车排放特性分析与估计方法的研究相对较少，缺乏针对新能源公交车的工况区间划分和排放特性分析，从时空相关性角度考虑公交站点对公交车排放特性的影响分析方面还是空白，并且缺乏针对公交线路节点处的新能源公交车排放率估计模型。鉴于此，本文以柴油公交车（Diesel bus, DB）作为对比基准，分别对液化天然气公交车（Liquefied natural gas bus, LNGB）、油电混动公交车（Hybrid electric bus, HEB）及纯电动公交车（Battery electric bus, BEB）的排放影响进行系统全面的分析与评价，包括行驶工况分析、排放特性对比、排放率及排放因子估计、影响因素分析及生命周期评估等，并提出相应的政策建议，为我国城市公共交通规划、布局、管理与控制提供理论支持。本文的主要研究工作可分为以下五个方面。
　　（1） 多源数据获取与预处理
　　基于本文的研究目的和研究内容，获取了所需的多源数据集，包括公交车实际行驶过程中的GPS（Global Position System）数据、排放数据、动态载客量数据、网络兴趣点（Point of interest，POI）数据、交通流量数据和公交站点静态特性数据，并对数据类型及格式进行详细介绍。结合本文的研究目的，对不同来源的数据进行清洗、插值、匹配与融合，为后续公交车排放特性、影响因素估计、排放估计方法研究及生命周期排放强度评估方法奠定数据基础。
　　（2） 公交车工况区间划分及排放特性分析
　　基于实测的排放数据，使用传统的车辆比功率（Vehicle Specific Power，VSP）方法对新能源公交车进行尾气排放特性分析，并与传统柴油公交车进行对比。通过对数据进行分析，提出了基于速度和VSP的行驶工况区间划分方法，并通过比较训练数据集和测试数据集的排放测量值，验证了该方法的有效性。利用该行驶工况区间划分方法，分别分析三种类型公交车的四种尾气排放物（一氧化碳（Carbon monoxide，CO）、二氧化碳（Carbon dioxide，CO2）、碳氢化合物（Hydrocarbon，HC）、氮氧化合物（Oxynitride， NOx））在不同行驶工况下的排放特性，并对比在相同行驶工况下的排放差异，通过计算排放因子估算每种燃料类型公交车在不同工况区间条件下的排放水平，为后续公交车生命周期清单数据的构建奠定基础。
　　（3） 公交站点影响区空间变化特性分析
　　公交站点影响区的长度是估算城市公交车在公交站点处排放水平的基础，而该长度的变化特性可能受到多种因素的影响。鉴于此，本文从城市空间视角研究城市建成环境对公交站点影响区长度的影响。基于对公交车排放数据、GPS数据、POI数据、交通流量数据的匹配与融合，提出利用地理加权回归（Geographically Weighted Regression，GWR）模型建立公交站点影响区的长度与各种影响因素之间的关系，研究公交站点影响区长度的空间异质性。结果表明，城市形态对公交站点影响区的长度有显著影响，并且公交站点影响区的长度具有很强的空间异质性。公交站点附近的企业和公司的数量、站点和交叉口之间的距离、道路等级、公共设施的数量、公交车排队长度以及公交站点所在道路的高峰小时交通量均会显著影响公交站点影响区的长度以及估计系数，且估计系数随着城市空间位置的变化存在显著差异性。研究结果为公交站点的规划与布局提供了理论基础，有助于对公交站点附近产生的排放量进行量化和估计。
　　（4） 新能源公交车CO2排放率实时估计
　　考虑到公交线路节点（公交站点、交叉口）对公交车排放特性的影响，将道路位置划分为公交站点、交叉口和路段三部分，使用统计分析方法对比新能源公交车（LNGB、HEB）与传统柴油公交车在三种道路位置条件下产生的CO2尾气排放率的变化特性，利用相关性分析和特征选择方法确定影响二氧化碳排放率的重要因素，基于极端梯度提升回归树（XGBoost）机器学习模型进行公交车的二氧化碳尾气排放率估计。结果表明，与传统回归方法及机器学习方法相比，XGBoost 机器学习模型的排放率估计精度更高。与柴油公交车相比，该模型对估计新能源公交车的实时排放率具有更高的性能，可以实现CO2排放率的精确估计。
　　（5） 电动公交车生命周期排放评估
　　为有效量化与评估纯电动公交车的排放强度及环保特性，收集了我国相关燃料、材料的开采、生产及加工的数据清单。基于GREET（Greenhouse Gases, Regulated Emissions, and Energy Use in Transportation）模型，从生命周期角度分别对电动公交车的燃料生命周期阶段和车辆材料生命周期阶段的总体能源消耗强度、温室气体及污染性气体的排放强度进行量化和评估，并与传统柴油公交车及液化天然气公交车的评估结果进行对比。结果表明，虽然电动公交车具有行驶过程零排放的优势，但是在整个生命周期内，与传统内燃机公交车相比，当前的电池技术及我国现阶段的电力构成使车辆的能耗及排放水平不具备明显优势，甚至对于某些污染性气体，如氮氧化物、硫氧化物，排放强度明显高于传统内燃机公交车辆。但是随着电池技术的不断发展及我国电力结构的逐渐优化，电动公交车在节能减排方面的优势会愈加明显，也是我国未来地面公共交通工具的最主要选择类型。
　　本文基于获取的多源数据，分别从工况区间划分、排放特性分析、公交站点排放影响因素分析、节点处排放率实时估计、纯电动公交车环保特性评估等多个方面进行了系统全面的研究，研究结果对于充分了解新能源公交车的排放特性提供了重要参考，为公交站点的规划与布局提供了理论基础，为我国排放的实时监控和管理提供了可行方法，也为当前我国现阶段公交车的规划与配置提供了理论支持和政策建议。