摘要：文章對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進行了對比分析，并就今后的研究方向提出了建議。
關鍵詞：城市交通; 技術 ;研究
Abstract: the article on China's recent city transportation infrastructure construction and long-term modernization city traffic management basic theory, method of the traffic engineering application technology present situation, development direction and objectives and research ways and measures are analyzed, and the future research directions are suggested.
Key words: city traffic; technology; research
中圖分類號：U491 文獻標識碼：A 文章編碼：
一、引言
近幾年來，隨著我國國民經濟發展迅猛，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;(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。
本文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?？傮w來說，目前我國的交通調查資料利用率很低。
?、嘟煌ㄐ畔⒉杉侄温浜蟆Ｎ覈壳俺鞘薪煌ㄐ畔⒌牟杉旧线€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，多年來，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。 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。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。
