Представлены взаимосвязанные модели системной динамики, разработанные для комплексного управления дорожно-транспортной системой Саратовской области с целью повышения безопасности дорожного движения. Актуальность исследования определяется необходимостью перехода от традиционного реагирования на уже произошедшие ДТП к предупреждению аварийных ситуаций путём прогнозирования динамики характеристик транспортных потоков. В основу моделирования положены ключевые показатели безопасности дорожно-транспортной системы, регламентированные Стратегией безопасности дорожного движения в Российской Федерации на период 2018–2025 гг., а также региональные статистические данные и нормативные акты Госавтоинспекции МВД России по Саратовской области. Они включают интенсивность движения, плотность дорожной сети, аварийность по типам ДТП и социально-экономические факторы. Предложенная система моделей позволяет анализировать сценарии развития дорожно-транспортной ситуации при различных управляющих воздействиях и оценивать их влияние на снижение количества погибших и пострадавших. Полученные результаты демонстрируют возможность количественной оценки эффективности инфраструктурных и организационных мер до их практической реализации. Разработанный подход может быть адаптирован для совершенствования математического обеспечения интеллектуальных транспортных систем в крупных городах Российской Федерации и будет способствовать переходу к предиктивной парадигме управления дорожным движением.