城市交通工程應用技術研究

城市交通工程應用技術研究

一、綜述
城市交通是城市社會活動、經濟活動的紐帶和動脈，對城市經濟發展和人民生活水平的提高起著極其重要的作用。近幾年來，隨著人口的增長，國民經濟的高速發展以及城市化進程的推進，在我國許多大、中城市出現了嚴重的交通擁擠及堵塞現象，嚴重影響了城市居民生活的提高及城市經濟的發展。要從根本上解決城市交通問題，就必須加快我國道路交通基礎設施的現代化建設及現代化管理，而充分利用國際上成熟的交通工程應用技術，是加快實現我國交通現代化的基本途徑。
早在五六十年代，歐美經濟發達國家就已認識到交通對社會經濟發展的重要作用，因而對城市交通的規劃、建設、管理等進行了大量的研究，提出了綜合交通系統與土地利用互相作用的科學論斷，在此基礎上作出了進行大規模城市交通基礎設施建設的決定。從70年代開始．經濟發達國家在強化交通基礎設施建設的同時，進一步提出了交通需求管理技術，研究如何降低城市交通需求總量，制定限制小汽車出行的政策，興建大運量交通系統及與之配套的換乘系統。至80年代，經濟發達國家經過30年左右時間的建設，均已建成了比較完善的綜合交通運輸體系，但交通需求的繼續增長使得阻塞現象仍很嚴重，這些國家把主要精力放在現有交通網絡的現代化管理上，通過引進高新技術來提高交通網絡的運輸能力，以緩解交通緊張狀況。如目前歐共體、美國、日本正在開發中的車輛線路誘導系統、衛星車輛導行系統、智能化車路系統等都是利用高新技術提高交通網絡運輸能力的交通管理系統。
從國外發達國家的交通工程研究及交通工程建設發展過程，可以得出這樣一個結論：交通工程的研究內容與建設重點與當時的國民經濟發展水平、科技發展水平、人民生活水平密切相關。總體來說，城市交通工程的研究與建設可分為二個階段：“造路”與“管路”，即經濟發展時期的建設階段與經濟發達時期的管理階段。在經濟發展時期，城市處于開發過程中，隨著城市的不斷開發，經濟的不斷發展，交通需求急劇上升，原有的交通基礎設施遠遠不能滿足交通運輸要求。這一階段的城市交通主要工作是進行大規模的城市交通基礎設施建設，相應的研究內容主要為城市交通規劃的理論與方法、優化建設方法、網絡優化方法，為大規模的交通建設提供科學的理論指導。一旦國民經濟進入發達時期，社會經濟發展平穩且較慢，城市已基本完成其開發過程，并且已建成了完善的城市交通網絡系統，但交通需求量仍有一定程度的增加，交通緊張狀況依然存在。這一階段的城市交通工作重點是解決有限的道路交通運輸能力與不斷膨脹的交通需求之間的矛盾，相應的研究內容為城市交通管理方法，包括兩個方面：①城市交通需求的管理，以減少城市交通總量；②城市交通基礎設施現代化管理，以提高現有交通基礎設施的運輸能力。
近幾年來，隨著我國“改革、開放”的深入，國民經濟發展迅猛，交通需求量增長很快，全國范圍內的大中城市都基本上出現了嚴重的交通阻塞現象。在我國，出現城市交通全面緊張的原因主要有二個：
(1)城市交通基礎設施建設速度遠遠跟不上交通需求增長速度，城市交通設施運輸能力不能滿足交通需求而造成交通阻塞
“改革、開放”以前，我國國民經濟發展緩慢，城市交通需求量也很小，盡管當時的城市交通基礎設施十分薄弱，但仍能基本滿足交通需求，交通問題并不十分突出。“改革、開放”十多年來，國民經濟高速發展，交通需求量的增長基本上與國民經濟的增長同步，機動車的年平均增長率達10％～15％，而道路交通量的年平均增長率超過了15％。另一方面，十多年來，盡管國家在城市交通基礎設施建設方面投入了大量的財力、物力，但由于交通設施的建設周期較長，投入資金巨大，其建設速度十分緩慢。以南京為例，1978年至1993年15年間，南京市機動車擁有量從2萬輛增加到10萬輛，增加了5倍，年遞增率為11％；道路交通量增加了8倍，年遞增率為15％。而這15年里，道路面積僅增加了1倍，年遞增率為4．5％，并且，進入90年代后，交通需求的增長速度遠遠高于前15年的平均增長速度，其他的城市情況類似。交通基礎設施建設速度遠遠落后于交通需求增長速度，是造成我國城市交通全面緊張的主要原因。
(2)城市交通管理設施落后、管理水平不高，現有道路交通設施的運輸能力得不到充分利用而造成交通阻塞
我國國內經濟發展很不平衡，沿海城市較內地城市發展要快，北京及部分沿海城市已初步建成了較完善的道路交通網絡。但由于這些城市的交通管理設施落后，管理人員缺乏，管理水平不高，造成已形成的道路交通網絡系統沒有發揮其應有的運輸效率，加重了城市交通的阻塞。
另一方面，由于我國以前對城市交通管理重視不夠，城市交通管理法規還不夠完善，執法部門執法不嚴，市民遵守交通法規的觀念淡薄，交通違紀現象很普遍，時常造成人為的交通擁擠與阻塞。
總體來說，我國目前仍為發展中國家，絕大多數城市仍處于開發階段，造成交通全面緊張的主要原因是城市交通基礎設施建設速度遠遠跟不上交通需求的增長速度。加快我國城市交通基礎設施的建設，盡快形成基本適應交通需求的城市交通網絡系統是我國城市交通建設的當務之急。這一方面的理論研究應包括：城市綜合交通系統規劃、城市交通專項規劃的理論與方法，交通需求預測技術，城市交通建設與城市用地布局、土地開發之間的相互作用關系，大運量城市客運系統規劃技術，城市交通網絡優化技術，城市交通基礎設施優化建設方法，城市交通技術經濟評價方法，城市交通基礎設施的建造技術等。
考慮到我國經濟發展的不平衡及遠期發展要求，開展現代化城市交通管理技術的開發及管理設施的建設，形成適合我國混合交通特點的現代化城市交通管理系統也是我國城市交通建設的重點之一。這一方面的理論研究應包括：交通流基本特征，城市交通信息系統，交通需求管理技術，城市交通區域控制理論，車輛線路誘導系統，智能化車一路一環境系統，交通事故預防及交通安全系統的開發等。
本研究報告著重討論在我國近期城市交通基礎設施建設及中遠期現代化城市交通管理的基礎理論、方法中起支撐作用的交通工程應用技術的現狀、發展方向與目標及其研究途徑與措施。具體包括三個方面：①城市交通信息系統；②城市交通需求預測系統；③城市交通應用軟件系統。
二、城市交通信息系統
城市交通信息是進行城市交通研究的依據，進行城市交通基礎設施規劃、建設及城市交通管理的基礎。城市交通信息極其豐富，種類繁多，就其時效性可分為實時交通信息及歷史交通信息，就其性質可分為動態交通信息(車流的交通信息)及靜態交通信息(交通設施的交通信息)。
1．械市交通信息系統發展與現狀
(1)用于城市交通規劃的交通信息系統
城市交通規劃在城市的建設及發展過程中起著十分重要的作用，進行城市交通規劃需要大量的城市交通信息，其中，最主要的交通信息包括：①居民、車輛、貨物的出行特性及其分布；②交通流特征(交通量、車速)及其分布；③交通設施(道路網絡、公共交通網絡、交叉口控制設施、車站、碼頭分布)；④社會經濟信息(人口及其分布、居住分布、就業分布、土地利用及其分布)。這些交通信息在交通規劃中是進行現狀交通評價及未來交通預測的直接依據。國外經濟發達國家比較重視這類交通信息的收集與積累。早在五六十年代，歐美發達國家當時處于城市交通基礎設施建設時期，城市交通設施的規劃與建設成為當時交通工程的研究重點，為了配合交通規劃工作的全面展開，許多大中城市都相繼進行了大規模的交通調查，并建立了標準化交通信息數據庫，這些交通信息數據庫在當時的大規模交通規劃及后來的城市交通規劃滾動、調整中起了極其重要的作用。一方面，這些交通信息數據庫為交通規劃及交通規劃滾動中的交通評價、交通預測提供了堅實基礎，使規劃及規劃滾動科學、合理，另一方面，這些規范化的交通信息數據庫為沒有進行大規模交通調查的城市提供了樣板，這些城市可以不進行大規模交通調查而直接從規范化交通信息數據庫中調用同類城市的交通信息進行類比，便可進行城市交通規劃，不僅大大節省了調查經費，而且大大縮短了城市交通規劃工作的周期，社會經濟效益巨大。
如前節所述，我國目前狀況與歐美發達國家60年代的狀況相似，處于經濟大發展時期，造成城市交通全面緊張的主要原因是城市交通基礎設施的建設速度遠遠跟不上城市交通需求的增長速度，為了改變這一狀況，一個大規模的城市交通規劃、建設熱潮正在全國展開。為了開展城市交通規劃工作，我國已有近40個城市進行過大規模或較大規模的綜合交通調查，無疑這些交通調查成果對相應城市的交通設施規劃、建設起到重要作用。但從交通信息系統的角度來看，存在著許多不足，有待于進一步完善。如：①交通調查不規范。目前用于城市交通規劃的交通調查很不規范，無論是調查的內容、調查的深度，還是對一些主要特征指標的定義均無統一的標準，造成城市之間的不可比性。如對居民“出行”的定義，就沒有明確的標準，有的城市定義為居民在空間上移動500m或1000m為出行；有的城市定義為居民外出耗時3分鐘或5分鐘為出行，等等，使得居民平均日出行次數這個重要的特征指標無可比性。②調查成果沒有形成數據庫，利用率低。我國已有近40個城市進行過綜合交通調查，調查的城市覆蓋面很廣，信息量極其豐富，如果能形成一個國家級的標準化交通信息數據庫，為沒有做過交通調查的城市提供類比分析的依據，必將能產生巨大的經濟效益。但我國目前不僅沒有形成國家級數據庫，就連各城市本身也很少形成數據庫，不少城市在交通規劃結束后，交通調查資料就被遺失，待規劃滾動時，需重新進行調查。有些城市，雖進行了大規模的綜合交通調查，但在規劃時，僅少量調查結果被應用，大部分被浪費。總體來說，目前我國的交通調查資料利用率很低。
⑧交通信息采集手段落后。我國目前城市交通信息的采集基本上還是用比較原始的人工方法，自動化程度很低。如交通流量、車速等信息的采集基本上還是用記數法，現代化的交通檢測手段沒有被普及；居民出行調查常采用家訪法；土地利用、人口分布等信息用原始的圖上量面積方法，掃瞄儀等現代化設備沒有被廣泛應用。
(2)GIS在城市交通信息系統中應用
GIS(GeographiclnformationSystem)是一種基于計算機軟硬件支持的空間和空間屬性數據庫的地理信息系統，由于它的綜合功能、廣泛的應用領域及在決策中的綜合效能，最近十多年得到了迅猛發展。特別是近幾十年計算機軟硬件價格下降及技術的進步，GIS在城市的規劃建設和管理部門迅速推廣應用，取得了巨大的社會經濟效益，GIS同樣也能成為城市交通規劃、建設及城市交通管理的有力工具。
GIS是利用計算機軟硬件的支持，對數據和信息(包括圖紙和表格)按地理坐標和空間位置進行收集、輸入、存貯、編輯、查詢、檢索、顯示和管理，以及對這些信息進行統計和分析的綜合技術。GIS一般包括四個子系統：①數據輸入子系統。借助于一定的技術手段，如數字化儀、掃描儀等將圖片數字化，或通過實地測量獲得的數據以及空間物體的屬性數據按一定的格式輸入計算機，建立相關的地理數據庫。②數據庫管理系統。把空間數據以拓撲結構的形式組織、分類、整理、運算，并進行綜合管理，為用戶相應的操作、分析、顯示等的空間和非空間的查詢進行快速檢索服務。⑧數據輸出或顯示子系統。利用計算機終端輸出全部或選擇性的部分數據或圖形信息，為用戶提供直觀的圖象和圖形。④空間分析子系統。對這種空間信息根據用戶咨詢目的進行空間分析，建立空間事物的綜合系統動力學模型，進行動態數學模擬及預測。
考察GIS的功能可以實現：利用GIS進行城市交通的規劃、設計、建設、管理，能大大提高工作效率及成果水平，尤其是對城市交通規劃。因為城市交通規劃所要處理、分析的數據量巨大、數字模型復雜、規劃成果或分析結果的表示要求多樣化，利用GIS強大的數據懾人功能、數據管理功能、圖形顯示功能及空間分析功能，能使上述問題變得十分容易。可以說，GIS是進行城市交通規劃的最有利的輔助工具，在我國當前大規模的城市交通規劃建設時期，在城市交通規劃中推廣應用GIS，更具有特別重要的意義，必將產生巨大的社會經濟效益。
GIS的發展已有30年的歷史，但其突破性的進展是在計算機高度發達后的80年代末期，并已在發達國家得到廣泛應用。GIS在交通工程中的應用始于80年代，交通工程GIS系統的特殊性在于依靠宏觀的GIS地理信息系統的一切環境外，還必須具有交通工程特有的基礎數據庫系統以及處理一般交通工程問題的能力，如交通需求預測、車流路徑選擇、道路通行能力分析、交通質量評價、交叉口交通信號配時及延誤、排隊分析等。
交通工程GIS發展最快的是美國，近幾年來已有上百個交通工程GIS軟件問世，由美國凱力浦(Caliper)公司開發的TransCAD交通工程GIS軟件系統，可以說明是GIS在交通工程應用的一大突破，并且由于其使用方便、性能穩定、價格低廉等優點而被廣泛應用。利用TransCAD進行紐約肯尼迪國際機場綜合交通規劃、管理就是GIS在交通工程中應用的一個成功的例子。
我國GIS的技術開發和研究起步較晚。1987年由國家計委和中國科學院建立的資源與環境國家重點實驗室標志著我國GIS研究的開始。1988年結合世界銀行貸款的三個中等城市(洛陽、沙市和常州)的城市建設項目建立城市規劃管理信息系統，標志著我國城市地理信息系統開發的開始。但GIS在城市交通規劃及交通工程方面的應用，在我國幾乎還是空白。
(3)用于現代化交通管理的城市交通信息系統
城市交通信息系統不僅在城市交通規劃、建設中起著十分重要的作用，它同樣是進行城市交通現代化管理的基礎，倍受西方發達國家的重視。在這些國家，城市交通工程建設已進入現代化的交通管理階段，其主要工作為兩個方面：①城市交通需求管理(TDM)。通過交通需求的管理，減少不必要的出行量，降低道路交通負荷以緩解交通狀況。②城市交通系統管理(TSM)。通過交通系統管理，提高現有交通設施的運輸能力及運輸效率，以緩解交通緊張狀況。而進行交通需求管理及交通系統管理的基礎，都是城市交通信息(特別是實時、動態交通流信息)的獲取與傳遞。發達國家非常重視城市交通信息系統，投入了大量的財力、物力、人力進行研究與開發。如歐共體12國正在研制的基于衛星通訊的現代化智能車一路一運輸環境系統DRIVE研究計劃中，就投入了大量的資金對交通信息系統進行研究。，在研究經費達1億歐洲貨幣單位的DRIVE計劃一期工程中，有近1／3的研究項目為道路交通信息RTI(Road Traffic lnformation)的研制與開發，包括道路交通信息的獲取、傳送、管理及數據庫系統建立。研究經費達4億歐洲貨幣單位的DRIVE計劃二期工程，其研究主題就是現代化交通信息系統(DRIVE Ⅱ：ATT—The Advanced Transport Telematics)。研究計劃包括了交通需求管理信息系統、旅行交通信息系統、集成化城市交通管理信息系統、集成化城際交通管理信息系統、駕駛員救援與合作駕駛信息系統、貨運與車隊管理信息系統及公共交通管理信息系統的建立、信息采集技術、傳送技術及硬件設備開發。
我國目前處于大規模建設時期，城市交通基礎設施的規劃、建設是我國當前的當務之急，但由于經濟發展的不平衡，我國部分沿海城市將率先進入現代化行列，城市現代化交通管理技術的研究與開發應盡早開展。我國目前對在城市現代化交通管理中起基礎作用的交通管理信息系統尚未開展研究，應引起有關部門的重視。
2．城市交通信息系統發展目標
適應我國當前大規模城市交通基礎設施建設的要求，要統一城市交通規劃的交通調查標準，建立全國性交通調查數據庫，供未進行過大規模交通調查的城市在進行交通規劃時類比、參考。同時，要建立標準化的城市交通規劃GIS系統，積極在國內推廣應用，并開展現代化城市交通管理信息系統的研制，爭取達到國際80年代初同行業的先進水平。
3．城市交通信息系統研究內容
(1)規范化城市交通調查內容、調查技術、調查方法研究
研究城市交通規劃的規范化調查項目、調查內容、調查方法及調查技術；研究不同層次規劃(遠景城市發展戰略規劃、中長期城市綜合交通規劃、近期城市交通治理規劃、城市交通滾動規劃)的調查內容及調查方法；建立規范化交通調查指南。
(2)城市交通規劃信息數據庫技術開發
開發城市交通規劃信息數據庫技術，收集國內已調查的城市交通信息資料，按城市性質、區域規模、人口規模等建立數據庫，研究城市交通規劃信息數據庫的維護及更新技術。
(3)出行特征參數與城市性質、規模相關關系研究
廣泛收集國內的城市交通調查資料，研究并建立居民出行特征參數(如居民平均日出行次數、各目的出行次數、交通方式比例)、車輛出行特征參數(如車輛平均日出行次數、平均出行距離)等與城市性質、城市規模的相關關系，供同類城市進行交通規劃或規劃滾動作類比、參考。
(4)適合中國國情的城市交通工程GIS系統開發
開發適合于我國城市交通工程的基本GIS系統，加強交通工程所特有的交通數據獲取功能，增加交通分析功能(如網絡分析功能、交通數據統計功能、交通需求預測功能、道路網絡規劃功能、公共交通線網規劃功能)，建立交通工程標準數據庫(如各種圖示圖例、道路規劃標準、交通信號燈標準、交通狀況標準等)；研究已有的交通工程標準軟件與GIS的接口技術或轉換技術。
(5)現化城市交通信息系統
研究以城市交通系統管理(TSM)及城市交通需求管理(TDM)象的現代城市交通信息系統的結構、內容，研究靜態交通設施信息、為主要服務對動態交通流信
息、車輛與居民出行需求信息、公共交通線路運行信息、交通事故信息等系統的集成技術，以及線路誘導系統、城市交通管理系統、城市交通控制系統的集成技術。
三、城市交通預測系統
城市交通預測系統有二個預測內容：①城市交通需求預測，包括城市客貨運量、車輛、行人的發生、分布、流量分配等宏觀預測；②城市交通特征指標預測，包括交通量時空分布規律、道路容量、交通量、車速，交叉口排隊、延誤，交通事故等微觀預測，它們都是進行城市交通規劃、建設、管理與控制的基礎，前者主要為城市交通規劃、建設服務，后者主要為城市交通管理、控制服務。
1．城市交通預測系統的發展與現狀
(1)城市交通需求預測技術
城市交通需求預測(或城市交通需求分析)是城市交通規劃的主體部分，其目標是通過對現狀交通需求與現狀城市土地利用之間的相關關系分析，根據未來土地利用規劃預測未來各類交通需求的發生、分布及其在城市交通基礎設施上的分配，為城市交通基礎設施的布局規劃及規模設計提供決策依據。
歐美發達國家在50年代為了滿足城市交通規劃建設的需求，開始研究城市交通需求預測模型，至70年代已基本形成了很有代表性的“四階段”城市交通需求預測模式，即交通需求預測分四個階段：①出行發生預測，代表性預測模型有單位產生率法及交叉分類法；②出行分布預測，代表性預測模型有增長率法及重力模型法；③出行方式劃分預測，代表性預測模型有轉移曲線法及費用函數法；④出行分配預測，代表性預測模型有最短路交通分配法、概率多路徑分配法。“四階段”交通需求預測模式，在國際上一直占交通需求分析的主導地位，在當時歐美各國的城市交通基礎設施的規劃、建設中起了極其重要的作用。70年代以后，歐美發達國家的大規模城市建設已基本完成，交通工程重點逐步轉移到城市交通的管理與控制，除了出行分配預測模型由于在交通管理中得到廣泛應用而得到進一步研究外，對其他預測模型的研究漸漸受到冷落。
我國對城市交通規劃及交通需求預測的研究起步較晚，80年代才開始較大規模的城市交通規劃工作，十年來，已有約20個城市進行了較系統的綜合城市交通規劃。在我國城市交通規劃界，研究活動最活躍的有三支研究隊伍：東南大學運輸工程研究所、中國城市規劃設計研究院城市交通研究所及同濟大學道路與交通工程研究所。他們在各自承接的城市綜合交通規劃實踐中，已摸索出了一套符合中國國情的城市交通規劃方法及城市交通需求預測技術，在當前我國的大規模城市交通基礎設施規劃建設中，起了很大的作用。
總體來說，我國目前的城市交通規劃方法及交通需求預測方法，仍沒有跳出“四階段”模式，盡管根據我國實際交通狀況對各階段預測模型作了很大改進，但在整體運用上仍存在著許多不足，有待于進一步的完善。
1)“四階段”模式并不完全符合我國當前城市交通發展狀況。“四階段”城市交通規劃、預測模式的特點是以現狀分析為基礎進行模型參數標定并預測未來的交通需求，這種預測方法對已具規模的城市，特別是發展已趨于穩定的城市十分有效，因而在國外發達國家的城市交通規劃滾動中被廣泛采用。我國目前屬于發展中國家，城市化進程發展很快，絕大部分城市處于開發時期，城市的遠期規模及布局與現狀相差很大，完全套用“四階段”模式必然會造成預測的偏差及規劃的失誤。
2)我國尚未形成規范化的城市交通預測及規劃系統。城市交通預測及規劃以城市規劃為前提，城市規劃的各項控制參數及用地指標是城市交通預測及規劃的依據。城市交通規劃及城市規劃均有不同的層次。城市交通規劃一般可分為城市交通發展戰略規劃、城市綜合交通規劃、城市交通近期治理規劃及城市交通滾動規劃等幾個層次，城市規劃也可分為城市發展戰略規劃(綱要)、城市總體規劃、城市分區規劃等。不同層次的交通規劃對規劃的內容、預測的深度、精度要求不一樣，對作為前提條件的城市規劃資料的要求也不一樣。目前，我國還沒有形成城市規劃一交通預測一城市交通規劃協調系統。一方面，城市交通規劃與城市規劃不協調。某些城市在進行詳細的城市綜合交通規劃時，僅用城市發展戰略規劃為依據，盡管進行了相當詳細的交通需求預測，但由于預測基礎比較薄弱，預測結果的可信度很低。而有些城市在進行綱要性的城市交通發展戰略規劃時，以詳細的城市分區規劃資料作為基礎，進行相當復雜的交通需求預測，以此為基礎的城市交通發展規劃有“頭重腳輕”之感。城市交通規劃，城市交通需求預測技術及作為基本依據的城市規劃之間尚未形成一一對應的協調系統。另一方面，國內多數城市的城市交通規劃與城市規劃分別進行，很少真正形成城市交通規劃對城市規劃的反饋作用，有些城市的交通規劃只起到了根據城市總體規劃(或分區規劃)中的土地利用布局規劃，進行交通需求預測，對城市規劃提出的道路網絡進行交通質量評價而已，沒有真正起到城市交通的規劃作用及對城市規劃(特別是土地利用布局、城市發展方向)的反饋作用。
3)專項預測技術未成熟。為了吸引外資，加速城市的開發過程．城市政府部門往往在進行城市規劃時撥出部分土地作為開發區，供外商投資開發，有些城市的開發區達整個城市發展區域面積的10％左右，開發區的土地利用性質在城市規劃中往往沒有規定，如何科學地預測開發區的交通需求，目前仍未解決。隨著“改革、開放”的深入，城市流動人口增長很快，部分城市的流動人口已超過常住人口的25％，流動人口產生的交通需求在總交通需求所占的比例，遠遠超過此數。但目前尚無科學預測城市流動人口總量、出行分布規律的方法。最近幾年，大運量軌道交通(地鐵及輕軌)作為緩解城市客運交通緊張狀況的有效手段倍受重視，但目前尚無公認的大運量軌道交通線路客流預測方法，一些城市在進行地鐵或輕軌線路的可行性論證時，往往根據軌道交通線路的立項要求進行框算．并未真正做到交通需求預測。因此，各專項預測技術有待于進一步完善。
(2)城市交通運行特征預測技術
城市交通運行特征指標道路交通量及其時空分布、車速、交叉口排隊和延誤等，它們是交通設計中設施規模的確定、交通規劃中路網方案的評價、交通控制中控制策略的制定、交通管理中管理措施的制定的直接依據，尤其在現代城市交通管理中特別重要。
歐美發達國家比較重視城市交通特征指標預測技術的研究，特別是這些國家的交通工程建設進入現代化城市交通管理與控制階段后，已基本形成了較成熟的預測技術。如進行道路、交叉口流量預測的動態連續式交通分配技術，已經能模擬一天交通需求的變化以及高峰小時期間車流擁擠在鄰近交叉口之間的互動影u向，在城市交通控制、線路誘導及交通規劃中廣泛應用。交叉口排隊及延誤預測的實變排隊模型及同軸轉換技術，能模擬一天不同交通需求下的排隊及延誤形成與消散的動態過程，被廣泛用于交通控制及線路誘導系統。這些國家在通行能力的分析、行駛時間預測(車速與交通負荷相關關系)、交通事故預測等技術也有較多的研究。
我國對城市交通特征指標預測方法的研究不多，通常借鑒國外的模型，但由于我國交通狀況的特殊性，照搬國外模型有許多不足。①國外發達國家的交通流中，小汽車流為主體，小汽車占90％以上，國外的交通特征預測模型以小汽車流為基本車流，不完全適合于我國的多車種交通流。②我國的道路交通基本上為機非混行， 自行車對機動車的行駛特性有很大影響，國外的預測模型不能考慮這一狀況。因此，有必要提出一套適合我國交通特點的交通特征指標預測、分析技術。
2．城市交通預測系統發展目標
在已有研究成果及眾多城市交通規劃實踐的基礎上，分析、研究我國市場經濟條件下城市經濟快速增長及城市交通需求發展規律，建立適合我國社會主義市場經濟體制的城市交通需求預測理論體系，及城市規劃一城市交通規劃一交通需求預測配套技術。開展城市交通特征指標預測的研究，為最終形成現代化城市交通管理系統奠定基礎。
3．城市交通預測系統研究內容
(1)規范化城市交通需求預測技術研究
研究常規的“四階段”交通需求預測模式在我國的適用范圍，研究在我國市場經濟條件下的城市交通需求發生、吸引、分布規律及其預測模型，研究在機非混合交通條件下的城市交通網絡交通分配理論、動態連續式城市交通需求網絡分配方法及其在大規模交通網絡上的實現問題。
(2)城市規劃與城市交通規劃協調預測技術研究
研究城市交通需求與城市土地利用之間的相關關系，不同層次城市交通規劃所需的規范化城市發展基本指標及其與不同層次城市規劃的對應關系。建立使城市交通規劃真正能對城市規劃起反饋作用的城市規劃一交通需求預測一城市交通規劃一城市規劃一體化的規范化預測系統。
(3)城市交通規劃專項預測技術研究
研究在“改革、開放”新形勢下所出現交通問題的專項預測技術。如城市流動人員的總量、出行特征及其分布預測技術，城市開發區交通需求預測技術，地鐵、輕軌線路的客流吸引范圍、線路客流分布預測技術，地鐵、輕軌線路與地面公共交通系統的客流換乘預測技術等。
(4)城市交通技術經濟評價方法研究
研究城市交通規劃方案或大型城市交通基礎設施建設的技術經濟評價指標體系及評價方法。
(5)城市交通運行特征預測技術研究
研究在我國混合交通條件下，適用于城市交通規劃與城市交通管理的城市交通運行特征指標預測技術，包括城市道路、交叉口通行能力分析技術，道路交通量、車速及交叉口排隊、延誤預測技術，道路交通路阻函數、交通事故、交通污染預測技術等的開發。
四、城市交通應用軟件系統
城市交通系統的規劃、設計、運行、管理均需要進行大量基礎數據的統計運算及復雜的網絡分析，城市規模越大，城市現代化程度越高，交通系統分析的復雜程度也越大。一般來說，城市交通系統的規劃、設計、運行管理均需要有相應的軟件系統支持，否則其結果很難能想象是科學合理的。城市交通應用軟件通常有三個方面：①城市交通規劃系統軟件；②城市交通管理系統軟件；⑧城市交通工程設計專項軟件。
1．城市交通應用軟件系統發展及現狀
(1)城市交通規劃系統軟件
城市交通規劃過程中，需對大量的調查數據進行統計分析，需進行高階矩陣的運算、網絡搜索及圖象處理，沒有計算機作為分析工具是很難進行大中城市的綜合交通規劃的。國外發達國家非常重視計算機、繪圖儀、掃描儀等高科技產品在交通規劃中的應用及其相應系統軟件的開發。70年代以來，已有一大批交通規劃軟件投入應用，在交通規劃中起了重要的作用。代表性的應用軟件系統有：①美國開發的UTPS、MINUTP、TRANPLAN，其系統由網絡分析、模型使用(“四階段”預測模型)、矩陣運算、網絡加載、圖形顯示等模塊組成，通過控制文件組合各模塊完成所需功能。②加拿大蒙特利爾大學開發的EMME／2均衡模型數學軟件包，該系統中網絡分析、矩陣運算、函數計算為三大公用模塊，它可以為各種交通模型(如交叉分類出行產生模型、熵模型、重力分布模型、轉移曲線或概率出行方式劃分模型等)提供支持，并且各模塊為用戶預留使用域。⑧英國MVA公司開發的TRIPS系統，該系統除了具有TRANPLAN系統的功能外，還能進行公共交通線網優化，特殊線路交通分析，O—D矩陣反推及實時更新等功能，并有良好的界面及圖形輸出功能。④美國凱力浦公司開發的TransCAD系統，該系統是建立在GIS基礎上的城市交通規劃及交通管理系統軟件，具備常規的交通規劃功能，并留有與其他專用軟件的接口，用戶可自編專門要求的軟件在TransCAD系統下運行。
我國在近十多年的城市交通規劃實踐中，一方面積極引進國外先進的城市交通規劃系統軟件，另一方面，根據我國的交通特點開發適合中國國情的規劃軟件，并已有較成熟的軟件應用于我國的交通規劃實踐。如東南大學開發的STATRAM軟件系統是在與英國南安普頓大學聯合研制的標準化交通分配與評價軟件(STA—TRAM—Standard Traffic Assignment and Assessment Model)基礎擴展而成的城市交通規劃系統軟件，該系統由三大部分組成：①數據輸入及文件建立模塊。包括基本數據輸入、網絡輸入及調整、數據文件建立、查詢及查錯處理功能。②交通需求預測及規劃模塊。包括出行發生、吸引、分布、方式劃分、交通分配的可供選擇的多種模型、公共交通分析、交通質量分析、交叉口流量推算、建設項目優先排序等功能。⑧成果輸出模塊。包括文表輸出、屏幕圖形輸出、繪圖儀圖紙輸出等功能。各功能通過控制文件實現，該系統在國內近十個城市的交通規劃中應用。除東南大學外，中國城市規劃設計研究院、同濟大學、上海機械學院等也開發了不少應用軟件，并在各自承接的城市交通規劃實踐中應用。
盡管國內已有不少單位開發了城市交通規劃軟件，但總體來說，有很多不足。首先，國內城市交通規劃軟件的開發，多為低層次的重復， 目前國內很少有高層次的規劃軟件問世，絕大部分軟件層次很低，許多單位在進行的都是相同內容的重復開發工作。其次，國內的規劃軟件系統不規范化，沒有統一的標準，大部分軟件功能不全，深度不夠，很難在交通規劃實踐中推廣應用。
(2)城市交通管理系統軟件
歐美發達國家在基本完成了城市交通基礎設施的建設以后，城市交通需求的繼續增長，使得交通問題依然存在，這些國家把注意力集中在城市交通的現代化管理以提高城市交通網絡的運輸效率上。城市交通的現代化管理包括城市交通區域控制系統、線路誘導系統、智能化車路系統等，這些系統的行動均以相應的支持軟件系統為基礎。
發達國家比較重視城市交通管理系統軟件的開發。英國道路運輸研究所(TRRL)早在60年代末就開始研制城市交通的區域信號控制網絡協調配時優化設計控制程序TRANSYT(Traffic Network StudyT001)，不久就被廣泛應用，70年代TRRL又研制出第二代的區域交通信號網絡優化實時控制系統SCOOT(SplitCycle OffsetOptimizationTechnique)，并取代了TRANSYT被廣泛應用，其他不少國家也研制了不少城市交通區域控制軟件，如澳大利亞研制的SCATS(SydneyCo—ordinated AdaptiveTraffic System)系統就是較成功的一例。進入80年代后，發達國家除了在城市內繼續推廣區域交通控制系統的實施外，把更多的注意力集中到能產生更高運輸效率的線路誘導系統、智能交通系統的開發及與已有城市區域交通控制系統的協調。如歐共體正在進行中的DRIVE研究計劃，美國、日本、加拿大正在研制中的智能化車路系統IVHS，都以信息傳輸、線路誘導、衛星導航、智能控制等為主要研制內容，而相應的控制軟件開發是核心部分。
我國城市交通管理的起步較晚，直到70年代末才在全國主要城市普及單點定周期交通信號機。80年代后期，國內許多城市相繼從國外引進了一些區域交通控制系統，如北京引進了TRANSYT—7F和SCOOT，上海引進了SCATS，這些系統都是在國外現有系統的基礎上，結合我國城市交通的具體情況適當加以改進而實現的。為了加速城市交通信號控制系統的國產化，有關部門在引進、吸收、消化的基礎上，于1986年開始在南京合作開發第一套國產信號控制系統，并于1991年在南京主城區安裝，通過了調試。
總體來說，我國城市交通管理手段比較落后，相關軟件開發很少，雖然已開展了城市區域交通控制方面的研究與開發，但在現代化交通管理的誘導系統、智能交通系統方面的研究與開發幾乎是空白。
(3)城市交通工程設計專項軟件
城市交通工程設計專項軟件指解決某——類型交通工程設施設計或交通分析的應用軟件。國外這方面的軟件很多，如美國專門用于各類道路通行能力分析的HCM軟件系統，英國用于道路網絡設計的SATURN、TRAFFIQ軟件及信號交叉口配時設計的OSCADY軟件等。我國在這方面開發很少，成熟的軟件更不多。
2．城市交通應用軟件系統發展目標
在引進、開發及國內眾多城市交通規劃實踐的基礎上，研制適合中國國情的系統性、可操作性很強的城市交通規劃CAD系統及GIS系統，軟件水平達到同類行業80年代國際先進水平，為各城市編制交通規劃提供靈活、方便的系統支持。要研制適合我國混合交通特點的實用型城市交通系統管理及交通需求管理體系及系統軟件，區域交通信號控制軟件設計達80年代國際先進水平。要跟蹤國際交通工程發展趨勢，對智能化交通系統開展基礎性研究及基礎軟件開發。
3．城市交通應用軟件系統研究內容
(1)標準化城市交通規劃CAD系統開發
參考國外先進的城市交通規劃軟件的開發經驗，對國內已有規劃軟件進行篩選，選擇一種較完善的規劃軟件，在此基礎上研制、開發適合于不同層次交通規劃的CAD系統，包括標準化數據輸入與處理模塊、交通需求(文表打印、圖象顯示及圖形繪制)。開發形成城市規劃一交通需求預測一城市交通規劃一城市規劃相互作用機理的新一代城市交通規劃系統軟件。
(2)規范化城市交通規劃GIS系統開發
研制、開發適合中國混合交通特點的城市交通規劃GIS基礎系統；開發GIS下的城市交通基礎數據的空間表示和分析功能，局部圖形和數據雙向查詢、檢索功能，建立城市交通的專用標準數據庫，開發GIS下的交通規劃專項功能(如交通預測功能、網絡分析功能、交通質量評估功能等)，研制交通規劃GIS的圖形及數據庫與其他GIS系統(如國土規劃GIS，城市信息系統UGIS)數據庫的數據共享與轉換技術。
(3)適合我國交通特點的區域交通控制系統軟件開發
目前國際上已有的控制軟件分兩大類，以TRANSYT為代表的定時控制軟件系統及以SCATS、SCOOT為代表的實時自適應控制軟件系統。但這些軟件系統往往不能適應我國的混合交通特點，尤其是對自行車交通的控制效果不佳。在引進、消化、吸收的基礎上，開發不僅能對機動車，而且也能對自行車進行控制的新型控制模型及交通控制軟件系統具有很大的現實意義。
(4)城市交通誘導系統、智能化交通系統的基礎軟件開發跟蹤國際先進技術，開展城市交通誘導系統、智能化交通系統的基礎研究及基礎軟件開發，促進我國現代化城市交通管理的發展。
(5)城市交通工程設計專項軟件開發研制、開發主要城市交通基礎設施的設施系統軟件或交通影響分析系統軟件，如立體交叉口設計CAD，地鐵、輕軌線路客流分析、預測CAD，公共交通線路規劃設計CAD，大型公共建筑交通影響分析CAD等。

參考文獻：
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