城市道路交通运行状态的准确实时评价及预测是准确把握城市道路交通系统行为、科学制定交通管理决策的基础，如何定量描述交通运行状态以及如何面向交通参与者对交通状态进行不同层次的评价和预测,一直是城市交通研究领域的重点和难点,对这些问题的研究具有重要的理论和现实意义。本论文以城市交通管理的实际需求为背景,在假定车牌数据可以获取以及对城市道路交通流特性进行分析的基础上，构建起一套适用于城市道路交通系统的完整可操作的交通运行状态评价及预测体系，主要研究成果具体体现为以下几个方面:给出基于出行者心理考虑的交通运行状态的定义，并据此提出了路段单元、OD路径和路网三个层面上的交通行程指数作为城市交通运行状态的评价指标，验证了指标的有效性，并对评价单元、更新步长和状态划分标准进行了研究，进而设计了基于模糊评判的多参数融合评价模型；对车牌数据的处理分析过程进行了研究，针对城市道路单车行程行程时间波动大的特点，设计了基于时间窗格划分和数据序列分位点值截取的行程时间异常数据过滤方法，并对主要数据表格进行了设计；提出了一种基于城市交通特性和时空二维影响因素的短时交通参数组合预测模型，并用实测的交通流数据进行了验证，结果表明该模型具有较好的预测精度和对不同交通运行状态的适应性；改进了基于预测偏差的交通事件预警方法，加入目标路段单元与上下游主要流入的路段单元的预测偏差值符号判断的步骤，旨在进一步提高交通事件检测的准确性；对车牌数据的处理分析流程和实时交通运行状态评价的可视化进行了仿真及演示。通过对基于android的手持式交通调查仪获取的实测数据和基于VISSIM仿真的数据进行的处理分析验证了论文构建的城市道路交通运行状态评价及预测体系的有效性，为后续的相关研究提供了思路方法。