هدف از این تحقیق، بررسی و ارزیابی متغیرهای کلان جریان ترافیک و رفتار رانندگان در مقاطع پایه بزرگراه های درون شهری است. مطالعه موردی، بزرگراه شهید خرازی اصفهان می باشد که به عنوان بخشی از رینگ سوم شهر اصفهان، در طبقه بندی عملکردی معابر نقش شریانی درجه یک را ایفا می نماید. در این تحقیق با استفاده از آمار مربوط به این بزرگراه، برخی از پارامترهای جریان ترافیک را به تفکیک خطوط در ساعات مختلف روز و شب مورد تحلیل قرار گرفتند و ظرفیت مقطع پایه بزرگراهی به روش های کلان و خرد بررسی گردید. پارامترهایی که بررسی شدند عبارتند از : نرخ تردد وسایل نقلیه، سرعت متوسط مکانی و سرفاصله زمانی وسایل نقلیه. در تحلیل کلان ظرفیت، مدلهای کلان سرعت- چگالی نظیر مدل خطی گرینشیلدز، مدل لگاریتمی گرینبرگ و مدل نمایی آندروود مورد ارزیابی قرار گرفتند. در تحلیل خرد ظرفیت، از مفهوم سرفاصله قابل قبول رانندگان استفاده شد و بر این اساس، سه روش جهت یافتن متوسط سرفاصله متناظر با ظرفیت ارائه گردید. نتایج حاصل از روش های کلان و خرد حاکی است که میزان ظرفیت خطوط بزرگراه مورد مطالعه بیشتر از مقادیر پیشنهادی راهنمای ظرفیت راهها (hcm) است. مهم ترین علت این امر، ویژگی های متفاوت رفتاری جامعه موردمطالعه رانندگان نسبت به سایر جوامع می باشد. تمایل بخش عظیمی از جامعه رانندگان به انتخاب سرفاصله-های غیرایمن و عدم رعایت فاصله ایمن دنباله روی مخصوصاً در ترددهای نزدیک به ظرفیت، اگرچه ظرفیت خط را افزایش داده است ولی در عین حال سبب کاهش ایمنی و افزایش احتمال خطر تصادف نیز شده است. به نحوی که علت اصلی بیش از 70 درصد تصادفات در این بزرگراه، «عدم رعایت فاصله طولی» و «عدم توجه به جلو» تشخیص داده شده است. از آنجایی که ظرفیت راه وابسته به توزیع سرفاصله های زمانی وسایل نقلیه می باشد، در بخشی از مطالعه حاضر، توزیع سرفاصله-ها در شرایط مختلف تردد مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از آزمون آماری کای دو، مدل های مختلف آماری با مقادیر انتقال (از 0 تا 75/0 ثانیه) بر توزیع سرفاصله ها برازش داده شدند. نتایج حاصل از 1632 آزمون کای دو – که توسط نرم افزار matlab انجام شد- حاکی است که در خط سبقت، مدل لوگ نرمال با مقدار انتقال 24/0 ثانیه بهترین برازش را بر توزیع سرفاصله ها نشان می دهد. در حالی که در خط میانی، مدل گاما با انتقال 69/0 ثانیه برازش مناسبی داشت. به جهت الگوی دنباله روی خاص رانندگان در خط سبقت و تمایل بالای آنان به دمرانی با سرعت بالا در ساعات پیک جریان ترافیک، ظرفیت خط سبقت بیشتر از ظرفیت خط میانی است و به همین جهت، توزیع وشاخصهای آماری سرفاصله ها در شرایط نزدیک به ظرفیت هر خط با یکدیگر تفاوت قابل توجهی دارند. تفاوت شاخصهای آماری توزیع سرفاصله ها در خطوط سبقت و میانی، حتی در دامنه ترددهای یکسان، نشان می دهد که رفتار رانندگان دراین دو خط متفاوت می باشد. این مطالعه نشان داد که برای تحلیل ظرفیت بزرگراهها در ایران، اعمال تغییرات در مقادیر پیشنهادی توسط آیین نامه های کشورهای دیگر، رفتار صحیح تری از ترافیک را منعکس می سازد. تحلیل جریان ترافیک با استفاده از مشاهدات واقعی می تواند به شناخت نسبی از رفتار حرکتی وسایل نقلیه منطبق با شرایط محلی منجر شود؛ شناختی که بدون آن، کارآمدی مدل های مرسوم جریان ترافیک برای شرایط ایران محل تردید خواهدبود.

مسئله زمانبندی مجدد حرکت قطارها به عنوان یکی از مهمترین مسائل در برنامه¬ریزی صنعت حمل ونقل ریلی مطرح می¬باشد. در رساله حاضر، دو رویکرد زمانبندی مجدد حرکت قطارها در محورهای دو خطه ریلی پیشنهاد می شود. رویکرد اول تحت عنوان «رویکرد تحدید» با هدف جلوگیری از انتشار تأخیرات ناشی از وقوع حادثه و برای تضمین احیای کامل برنامه زمانبندی اولیه در زمانی مشخص ارائه می گردد. در این رویکرد سه استراتژی لغو، تأخیر و تغییر ترتیب قطارها به طور همزمان استفاده می شود. جهت یافتن جواب بهینه متناظر با این رویکرد، یک مدل برنامه¬ریزی ریاضی و نیز یک روش حل دقیق موسوم به روش سه فازی، با هدف کمینه¬سازی مجموع هزینه لغو و انحراف قطارها ارائه می شوند. روش سه فازی مبتنی بر الگوریتم شاخه وکران می باشد. همچنین روش حل فرا ابتکاری مبتنی بر الگوریتم تبرید شبیه سازی شده و نیز روش¬های حل ابتکاری جهت یافتن جواب نزدیک به بهینه برای مسائل با ابعاد بزرگ ارائه می¬گردند. رویکرد دوم ارائه¬شده در این پژوهش تحت عنوان «رویکرد عملکرد دوگانه» با هدف استفاده حداکثری از ظرفیت در هنگام بروز حادثه در یکی از جهات حرکتی مطرح می شود. امتیاز این رویکرد، فراهم نمودن امکان عبور قطارها در هر دو جهت در زمان مسدودی خط است. جهت حل مسئله متناظر با این رویکرد، یک مدل برنامه¬ریزی ریاضی، یک روش حل مبتنی بر الگوریتم شاخه وکران و نیز روش¬های حل تقریبی جهت کاهش زمان حل ارائه می شوند. عملکرد هریک از مدل¬های ریاضی و روش¬های حل پیشنهادی جهت دو رویکرد مذکور، از طریق حل سناریوهای مختلف زمانبندی مجدد قطارها در محورهای ریلی دوخطه بافق-سیرجان و تهران-مشهد، مورد بررسی قرار می گیرند. نتایج حل سناریوها بیانگر توانایی روش-های حل پیشنهادی در کاهش هزینه زمانبندی مجدد و نیز کاهش زمان حل مسائل مختلف است. برای برخی از سناریوها با استفاده از رویکرد تحدید، نرم¬افزار cplex قادر به یافتن جواب بهینه پس از گذشت زمان حل 2 ساعت نیست؛ در حالی که روش سه فازی، جواب بهینه آن¬ها را در کسری از ثانیه به دست می آورد. با استفاده از الگوریتم تبرید شبیه¬سازی شده، زمان حل مسائل مختلف به طور متوسط 355 برابر نسبت به cplex کاهش نشان می دهد، در حالی که جواب های حاصله فقط 6.2 % خطا نسبت به جواب بهینه دارند. همچنین نتایج حاصل از بکارگیری رویکرد عملکرد دوگانه نشان¬دهنده 7% تا 24% بهبود مجموع وزنی زمان سفر قطارها می باشند.