我国的运输需求正日益增长,而交通运输业是我国的能源消耗和碳排放大户,给生态环境和社会经济的发展带来了不良影响,引发了全社会对于交通运输业节能减排的关注。此外,运输结构的不合理加重了交通运输业额外的能源消耗和碳排放,威胁着交通运输业的可持续发展。因此,有必要解决由运输结构不合理导致的交通运输业高能耗高排放现状。本文以作为西部综合交通运输枢纽的四川省为研究对象,首先简述了四川省的各运输方式的货物运输现状、发展历程及特点,统计并分析了四川省历年货运量及货运周转量情况,并指出四川省目前货物运输结构存在的不足。其次在查找及汇总相关研究资料的基础上,概述并分析了四川省能源消耗及碳排放情况,并给出计算两者数量的方法。之后建立了分析碳排放变化模型,得到了影响四川省碳排放变化的主要因素。而后预测了四川省规划年的货运需求量,并以此作为计算规划年货运周转量的数据来源,同时,构建了基于碳排放最小化及运输效用最大化的双目标优化模型,并以能源消耗、货运需求量与各运输方式的发展规模为约束条件,以偏差指数作为检验模型是否合理的指标。通过求解优化模型得到规划年的货运结构,使其优化后的货运结构既能满足经济发展带来的运输需求,又能使交通运输碳排放量最小化,从而为交通运输体系的可持续发展提供可行的思路与方法。最后本文根据四川省的实际情况,进一步提出了交通运输节能减排措施,以期为四川省运输结构的优化提供有效建议。