一 引言

城市在国家或地区的社会和经济活动中占据着中心地位，城市功能的实现是维持该国家或者地区经济和社会发展的重要保障。城市交通系统，作为城市的重要基础设施系统之一，其正常有效运行对实现预期的城市功能、促进国家或者地区的经济和社会发展具有重要的意义。然而，随着我国经济的迅速发展，我国城市机动车保有量迅猛增长，给城市交通系统带来了巨大的压力，以“出行难”为主要特征的城市动态交通系统拥堵和以“停车难”为主要特征的城市静态交通系统拥堵已经成为困扰我国城市发展的重要因素，并带来诸如废气、噪声等诸多方面的污染，严重阻碍了绿色城市建设和城市宜居水平提高的进程，日益困扰着我国城市居民的日常生活。

在这种情况下，合理利用日益兴起的物联网技术，采集城市交通系统运行状态数据，通过数据传输、分析、处理，并结合系统的预测预报方法，提供针对城市交通系统运行的有效监测和管理，是十分必要的。物联网技术的有效应用将提高我国城市交通系统的监测和管理水平，大幅度提高城市交通系统的运行效率，具有重大的经济和社会效益。

二 全球城市交通拥堵简介

（一）国外交通拥堵概述

对国外发达国家而言，其机动化早在20世纪就已经达到了很高的水平，交通拥堵也很早就成为影响其人民日常生活的负面因素，得到了国外交通主管部门及大学、科研院所等众多科研机构的关注。

美国在交通拥堵研究和治理领域一直处于世界领先的位置。美国德克萨斯州交通研究所（Texas Transportation Institute）每年都针对美国国内的交通拥堵状况出版年度城市拥堵报告（Annual Urban Mobility Report）。根据其2011年度报告，在调查统计美国439个城市交通系统数据的基础上，2010年美国的交通拥堵状况如表1所示。

该研究报告认为，造成交通拥堵的主要因素包括城市区域客货运输需求的相对集中、城市道路新建和公共交通建设的滞后以及各类交通事故的影响。针对美国日益严重的交通拥堵状况，美国各州根据具体情况和需求建立了诸多交通拥堵状况监测系统，主要系统如表2所示。

上述系统的建成，为实时采集、处理和预测各州交通系统状态提供了重要的基础数据支撑，在现实数据基础之上为实施有效交通管理提供给了可能，产生了巨大的社会效益和经济效益。

表1 美国交通拥堵状况

表2 美国典型的交通拥堵状况监测系统

除美国之外，英国的机动道（Motorway）系统的交通拥堵也得到广泛关注。以环绕伦敦地区的机动道M25为例，其初衷是服务于伦敦的过境交通，但是随着城市规模的日益扩张和交通需求的增长，其功能已逐渐演化为市内快速路，承担了大量的市内交通，交通拥堵状况日益严重。针对此状况，英国建立了MIDAS系统，通过交通检测器实时监测交通运行状态，并通过开发智能的交通管理系统，提高对交通拥堵状况的监控和管理水平。该系统的建成和顺利应用，为缓解伦敦地区交通拥堵发挥了巨大作用，产生了显著的社会效益和经济效益。

（二）国内交通拥堵概述

相对国外发达国家而言，我国城市机动化进程开始较晚，然而步伐迅猛，城市机动车保有量迅速增长，根据我国2011年发布的《中国统计年鉴》，我国私人汽车保有量数据增长趋势如图1所示。

图1 我国私人汽车拥有量增长趋势

由图1可见，我国私人汽车保有量增长迅猛。在城市内部，我国私人机动车保有量的增长导致了城市交通需求的迅猛增长。然而由于历史和社会等诸多原因，我国城市建成区一般依托传统的城市区域，中心区人口密度大，人均道路占有率较低，道路通行能力不足，并由于历史建筑或文物等因素的限制，难以在城区内新建道路设施或者进行大规模的城市交通系统改造，因此我国城市交通系统拥堵问题相比国外城市而言更加突出，我国城市交通主管部门面临更为巨大的挑战。

为了寻求解决我国城市交通拥堵问题的途径，我国的一些特大型城市，结合在我国召开的重大体育比赛或者文化盛会，在我国城市交通系统的监控和管理方面进行了一系列有益的探索。如结合2008年在我国首都北京召开的奥运会，北京市建立了北京奥运智能交通管理与服务综合系统；结合2010年在我国上海召开的世博会，上海市建立了上海世博智能交通技术综合集成系统；结合2010年在我国广州召开的亚运会，广州市建立了广州亚运智能交通系统及