随着我国城市化进程的加快,一些大城市,尤其是北京、上海等超大城市相继出现了资源短缺、环境污染和交通拥堵等“城市病”。交通拥堵不仅导致城市的诸项经济社会功能衰退,还会引发城市的生存环境持续恶化,进而成为阻碍城市经济社会可持续发展的重要制约因素。破解城市交通拥堵及其衍生问题是一个数量巨大、关系复杂、多粒子驱动、可以诱导的人、车、路开放复杂巨系统的交叉科学问题。

“城市交通管理”领域主要前沿领域如下。

（1）城市形态、交通模式与网络结构优化研究

城市的存在意义是为了节约社会经济活动的交易成本,但城市规模对广义交易成本节约的边际贡献并不是单调递增的。当城市规模超过一定极限值之后,承载与实现社会经济活动的交通网络就非常庞大,运行成本非常高,还带来一系列的负面附加影响。城市形态与交通模式不匹配、城市交通网络结构失调是导致城市交通问题产生的主要因素之一。在不同尺度下揭示城市规模、用地布局、产业集聚、人口分布与交通模式之间的交互关系,分析城市形态的时空演化复杂性,识别拓扑结构瓶颈以及优化交通网络结构构成了城市交通管理领域的主要研究前沿之一。

（2）城市道路交通流时空分布规律与演化复杂性

城市交通拥堵现象以道路交通流为表征,道路交通流因城市居民出行和货物的移动（即交通需求）在城市道路交通网络上加载而形成。城市道路交通问题涉及人、车、路、环境四者之间的关系,又与政策、法规、管理和控制等密切相关,使得城市道路交通运行规律（特别是道路交通拥堵现象的产生和演变过程）极其复杂。从道路微观和网络宏观上系统深入地研究城市道路交通流的时空分布规律与演化特性是该领域的核心科学问题：微观上,研究司机或行人的出行行为及其特性,揭示交通流中速度、密度和流量三个基本参数之间的瞬态和稳态关系,再现交通路段、交叉口、枢纽等处各种交通拥堵现象的发生过程;宏观上,研究交通需求在网络上的实现过程,刻画出行者是如何决定出发时间和路径选择的,最后会导致怎样的时空流量分布,特别是研究从微观拥堵到宏观拥堵的转变过程。

（3）大城市综合交通系统建设、运行与管理

大城市尤其是超大城市的交通系统,无论是规模还是复杂性,与中小型城市相比都有显著的差别。在大城市交通系统中,构建以城市公共交通为主体,轨道交通为骨干的综合交通体系,不同交通方式之间相互协调与衔接,共同服务于城市发展和居民出行的多样化需求,对于解决交通网络运行效率和承载能力低下、交通拥堵、交通事故、交通污染等一系列城市交通问题具有重要作用。大城市综合交通系统的建设与城市交通出行结构的组成以及交通网络的布局密切相关。大城市综合交通系统建设与运营的投融资决策与成本效益分摊机制,公交主导型交通网络的协同与耦合,多方式交通运行组织与优化,综合交通系统的运行可靠性与应急管理策略,是城市交通管理领域中十分重要的研究课题。

（4）多方式交通需求的引导理论与方法

城市多方式交通网络上的各种流量是交通需求在有限时间与空间上的聚集结果,也就是所有出行者进行复杂出行决策所形成的网络宏观聚集现象。人的出行行为本质上还是一种派生的行为,交通需求及其在多方式交通系统中的各种活动/出行行为均受到大量社会经济活动等外部因素的影响。如何通过经济措施（拥堵收费、停车收费、公交票价、燃油费等）,管理措施（信号配时、错峰出行、牌照摇号、限行限号、停车控制等）,技术手段（信息发布、路径推荐等）等引导城市居民的出行行为,进而调控交通需求在时空上的分布状态,引起众多经济学家、信息科学家和管理学家的持续关注。随着低碳经济越来越受到各国政府的重视,以低污染、低能耗为目的的“低碳出行”备受关注,优先发展公交、约束小汽车增长已经成为共识,与之相关的城市交通可持续发展也成为城市交通管理领域关注的重要课题。

（5）城市智能交通系统的建设和运营管理

实时、准确和高效的交通信息是城市交通系统优化和管理的基础,也是各类交通理论和方法得以实现的前提条件。城市智能交通系统将先进的交通信息采集技术和计算机信息处理技术有效地综合运用于整个城市交通运输管理体系,从而建立起一种包括先进的交通信息服务系统（ATIS）、先进的交通管理系统（ATMS）、先进的公共交通系统（APTS）、先进的车辆控制系统（AVCS）、货运管理系统（FMS）、电子收费系统（ETC）、紧急救援系统（EMS）等在内的大范围内、全方位发挥作用的综合运输和管理系统。在城市智能交通系统的建设和运营管理中集中探讨的系统平台投融资决策与成本效益分摊机制、综合交通信息集成感知与数据挖掘、信息感知下出行行 为建模与分析、多式协同出行诱导理论与方法、交通出行增值服务及产品设计等课题值得深入研究。

本领域的热点问题包括以下几个方面。

（1）不确定性环境下交通出行行为建模

交通流的形成机理和演化规律研究更多地涉及人的行为,在不确定性环境下复杂的交通出行行为受信息、价值标准、判断准确性以及理性程度的综合影响,出行行为研究中的个体理性假设需要在新形势下得以检验和修正。比如,将前景理论、后悔理论和满意准则等有限理性概念引入到出行行为建模与分析之中;在计划行为理论框架下,通过分析与行为态度、主观规范、知觉行为控制、行为意向和行为等五要素相关的测量指标,解释和预测个体的出行行为;在出行决策准则及过程的刻画中,集成考虑出行惯性或惰性、学习能力、信息感知和接受能力等因素。

（2）大数据背景下交通需求分析与管理策略

随着信息通讯技术、票务电子支付、移动互联数据挖掘等新技术的发展,智能化、自动化的个体及群体出行行为信息的新型提取技术越来越受到重视。浩如烟海的多元交通数据中存在巨大的潜力和价值,亟待处理和挖掘。大数据时代的到来,有助于分析和挖掘活动/出行需求的时空分布规律,进而研究提出相应的交通需求引导与管理策略。

（3）交通运输系统与区域经济的协调发展

随着城市经济的空间聚集和扩展,跨行政区划的区域经济一体化进程日趋加快。这为城市乃至跨区域交通规划与管理的科学问题研究提供了新的机遇和挑战。以京津冀环渤海区域为例,京津冀协同发展在2014年被提升为国家重大发展战略,交通一体化成为推动京津冀协同发展的先行领域。跨区域交通走廊问题的建模与分析、区域性综合交通基础设施的供给与管理等成为该领域的热点问题。

本领域的未来优先资助领域如下。

（1）区域协同发展下交通走廊问题研究

城市交通走廊是城市交通系统的主动脉,从总体上决定了城市交通网络的布局形式,对城市健康运行、有序发展有着至关重要的影响。在区域协同发展下研究交通走廊的功能内涵、土地利用的演进模式和通勤居民的出行机理,可以为交通走廊的规划设计与管理打下坚实的理论基础。核心研究内容包括：在单起讫点、多起点-单讫点、单起点-多讫点和多起讫点高峰期通勤背景下进行通勤成本建模与出行行为分析;以出行行为分析为基础,研究多方式、多层次、多手段的一体化出行需求调控理论和引导方法,来管理和控制交通走廊上伴随拥挤产生的各类外部性;考虑交通走廊在区域间发挥的相互连接和转换作用,结合区域间的空间与功能布局、居民分布与出行状况进行走廊系统优化设计;将交通走廊问题延伸扩展至单中心或多中心的城市模型之中,揭示城市空间结构、产业聚集、职住分布与交通出行模式之间的内生特性,考察通勤成本、居民收入、人口规模和城市边界等对城市人口密度和土地开发强度的影响。

（2）社会网络交互下出行行为分析与需求引导

交通个体在城市的不同场所完成的上班、上学、家务、娱乐、餐饮、购物和社交等活动以及场所间的空间移动构成了庞杂的城市活动系统的主体,其中在场所间的空间移动过程即为出行行为。随着信息通讯技术的发展和移动互联网的普及,交通数据的获取、传输和分析日趋社会化、车联化和智能化。个体通过车联网系统互联交通流信息,在网络社区群体中分享出行活动信息,社会网络交互和智能信息感知下的个体出行行为决策和活动规划趋于协同化、合作化。核心研究内容包括：建立并发展集成互联出行信息与自身学习经验的行为决策模型,预测交通个体的日常活动制定与出行计划;挖掘基于活动出行链的交通需求时空分布规律,探讨交通资源供给与交通需求实现之间的匹配机制;分析经济调控手段、交通管理措施与出行需求之间的互动与耦合机制,提出相应的交通需求引导策略;伴随理论与方法探索开展案例分析与实证研究。

（3）大城市公共交通系统拥挤度建模与组织运营管理

公共交通与一般机动车相比在环境污染、能源消耗等方面具有明显优势。优先发展城市公共交通,建设以轨道交通为骨架的公交主导型多方式综合交通系统,已成为国内外大城市尤其是超大城市交通系统发展的共识。然而,在发展公共交通改善城市道路交通拥堵状况的同时,公共交通系统中伴随高密度人群产生的拥挤现象日益严重。公共交通系统过度拥挤不但给乘客带来了很高的不舒适成本,而且增加了系统的外部性成本,这使得公共交通系统的快速、便捷、高效、安全、大容量和低成本运营面临很大的挑战。核心研究内容包括：对公共交通系统内站台、车厢、线路等拥挤度进行影响因素分析和评价,开展乘客感知拥挤成本的实证研究;构建集成拥挤感知的行为决策模型,解释和预测乘客的出行选择行为;综合考虑乘客的出行时间成本、感知拥挤成本和时刻延误成本,揭示不同行为假设下高峰期乘客公交或多方式组合出行的时空分布规律与演化特性;以此为基础,在不同优化目标下重点研究分时段、按里程的差别化定价,发车频率、时刻表和运行时限优化,基础设施容量规划和布局设计,以及运营成本效益分摊机制等公共交通系统的组织运营管理问题。