目前能源和环境问题已经成为全人类面临的共同挑战，交通部门是能源消耗和温室气体排放的主要来源，同时也是增长速度最快的部门。作为发展中国家，由于我国经济的快速发展，城镇化和机动化进程的加快，城市交通出行总量不断增加，城市交通引发的能源和环境问题也日益严重。发展公共交通是解决城市交通问题的关键，针对公共交通系统能耗及排放的研究是十分必要的。同时公共交通系统自身具有节能减排的巨大潜力，定量测算其能耗及排放可以通过碳交易等市场化手段为公共交通的发展寻找资金支持。本文首先运用定性定量相结合的方法对公共交通系统能耗影响因素进行了系统的梳理。讨论了公共交通系统内部构成要素，包括基础设施、车辆性能、燃料类型、运营计划和驾驶员技能对公共交通系统能耗及排放的影响。公共交通内部构成要素主要从技术层面对公共交通的能耗和排放强度产生影响。而公共交通外部构成要素则对城市交通结构和出行距离产生影响，改变交通需求，从而影响公共交通系统能耗及排放。其次本文根据生命周期评价方法确定了公共交通系统生命周期能耗的计算边界，包括基础设施的建设、运营和车辆行驶阶段。建立了公共交通系统生命周期能耗及排放的清单分析。在此基础上，基于LEAP模型建立了公共交通系统能耗及排放测算模型，给出了模型的四级数据结构和相应的计算方法。根据模型测算了公交、地铁、出租三种公共交通方式的生命周期能耗及排放强度，指出尽管地铁基础设施建设和运营能耗占比较高，地铁仍是最节能的出行方式。再次本文以北京市为案例，计算了2008-2010年北京市公共交通系统能耗和排放量，并对公交、地铁、出租三种交通方式的节能潜力进行了测算。运用情景分析法，建立了北京市2015年公共交通系统能耗基准情景和低碳情景，通过对比分析指出交通结构、出行距离、车辆满载率是公共交通系统能耗的最关键影响因素，而车用燃料类型在现有技术条件下对公共交通系统能耗及排放影响不大。最终根据本文研究成果，提出了结构性、技术性、管理性和财政性节能措施及相应的政策建议。