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城市快速路交通状态预报是提供交通信息服务与交通管理决策支持服务的核心技术。本文首先研究了交通状态预报系统的框架设计，提出了数据层、算法层与应用层的框架方案。交通参数预测模型是系统的核心，本文提出了基于特征参数时间聚类算法的路段行程时间多步预测模型，以及基于“虚拟车”法的路径行程时间预测模型。基于上海快速路交通监控系统的海量数据开发了城市快速路交通状态预报系统，验证了交通参数预测模型的准确性，具备了提供快速路行程时间预报等应用功能。