تحقیق در مورد کاربرد کامپیوتر در حمل و نقل

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 تحقیق در مورد کاربرد کامپیوتر در حمل و نقل دارای ۶۹ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد کاربرد کامپیوتر در حمل و نقل  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی تحقیق در مورد کاربرد کامپیوتر در حمل و نقل،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن تحقیق در مورد کاربرد کامپیوتر در حمل و نقل :

. مقدمه
در دنیای امروز، گستردگی و فواصل بین نفاط مختلف دنیا با وجود مسائل ارتباطاتی مختلفی با یکدیگر متصل گردیده است. وسایلی چون تلفن، تلفکس و اینترنت با بکارگیری سیستم‌های مدرن، ماهواره‌ای فواصل را بسیار کوتاه نموده است. اما علیرغم تمامی پیشرفت‌های تکنولوژیکی در این زمینه، لزوم ارتباط‌های مستقیم از بین نرفته است، بلکه با پیشرفت تکنولوژی این لزوم گاهی بیشتر نیز شده است. وسایل حمل و نقل که ابزار این ارتباط مستقیم در جابجایی کالاها و انسان‌ها می‌باشند، نیز همگام با حرکت تکنولوژی پیشرفت کرده‌اند،

که این پیشرفت در تمامی سیستم‌های حمل نقل اعم از جاده‌ای راه‌آهن، دریایی، هوایی و دیگر وسایل حمل و نقل بوده است. توسعه‌ی شبکه‌های ارتباطی نیز عنصر اصلی در حمل و نقل می‌باشد که بهره‌وری از سیستم‌های حمل و نقل را میسر می‌سازد. در دنیای صنعتی امروز، برنامه‌ریزی و مدلسازی همیشه تقدم بر امور دیگر دارد و حل مدل‌های مختلف همیشه راهگشا در امرترقی بوده است.

در مسائل حمل و نقل و در برنامه‌ریزی‌های حمل و نقل، غالباً آزمون یک مدل واقعی معمولاً پرهزینه می‌باشد و اگر بخواهیم که چندین مدل را را آزمون نموده تا مدل بهینه انتخاب شود یا از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست و یا امکان‌پذیر نمی‌باشد. لذا امروز شبیه‌سازی به عنوان یک متدولوژی حل مسائل و تجزیه و تحلیل مدل‌ها از اهمیت به سزایی برخوردار می‌باشد. تکنیک شبیه‌سازی این امکان را به ما می‌دهد که قبل از اجرای مدل واقعی آن را در کامپیوتر تست نماییم و اگر داده‌های تئوریک مدل به صورت دقیق انتخاب شود، نتایج آن نزدیک به واقعیت می‌گردد و برنامه‌ریزان با استفاده از نتایج آن می‌توانند در اصلاح مدل و یا تکمیل آن قدم بردارند.

توانایی شبیه‌سازی در مدلسازی سیستم‌های پیچیده به علت سادگی روش از یک سو و پیشرفت سیستم‌های کامپیوتری برای حل مدل‌های ایجاد شده از سوی دیگر، این تکنیک را از سایرین ممتاز می‌نماید.

حمل و نقل و مسائل آن به دلیل وجود پا به دقیق تئوریکی بسیار سازگار و قابل انطباق در برنامه‌های کامپیوتری برای شبیه‌سازی یا حل بسیار مناسب می‌باشند و امروزه نرم‌افزارهای گوناگون حمل و نقل ترافیکی در خدمت کارشناسان این زمینه می‌باشد. یکی از اهداف این پروژه، نگرش بر برنامه‌های کامپیوتری حمل و نقل مخصوص برنامه‌های شبیه‌سازی می‌باشد که مورد استفاده فراوانی در سیستم‌های ترافیکی زمینی، هوایی و دریایی دارد.

۱-۱ شبیه‌سازی کامپیوتری
روش‌های تحلیل ریاضی، هرجا که ممکن باشد، مطلوب‌ترین و دقیق‌ترین روش برای مطالعه سیستم‌ها می‌باشد، زیرا این روش‌ها معمولاً با کمترین کوشش، جواب‌ها یا نتایجی را تولید می‌کنند که برای مقادیر مختلف پارامترهای مدل قابل محاسبه بوده و میزان دقت آنها صددرصد می‌باشد، اما وقتی که روش‌های تحلیلی، به علت پیچیدگی‌ مدل‌ها یا نیاز به تولید واقعی‌تر رفتار سیستم غیرعملی می‌باشند، آنگاه روش‌های مطالعه سیستم از طریق شبیه‌سازی مطرح می‌گردند.

در شبیه‌سازی کامپیوتری، مدلی که از سیستم تحت بررسی ساخته می‌شود که به صورت یک برنامه کامپیوتری است. یعنی کلیه اشیاء و نماهای سیستم به ساختارهای برنامه‌ای و کلیه مشخصات و رفتار آنها به متغیرها و توابع ریاضی تبدیل می‌گردند. قوانین و روابط حاکم بر سیستم، بر ساختارها و ارتباطشان با یکدیگر در اجرای برنامه جاری می‌باشد.
شبیه‌سازی کامپیوتری به علت عملی بودن در اغلب موارد و دارا بودن امتیازهای خاص خود برای بررسی و مطالعه اغلب سیستم‌ها از قبیل حمل و نقل، سیستم‌های صنعتی، تولیدی، ترافیک، انبارداری و ; بگار می‌رود. مزایای این روش که باعث توجه بیشتر به آن و افزونی موارد کاربرد آن گشته می‌توان به شرح زیر برشمرد:

۱ داشتن قدرت متراکم کردن زمان: بدین ترتیب که بوسیله شبیه‌سازی کامپیوتری ممکن است چندین سال از فعالیت یک سیستم را در چند ثانیه ملاحظه و بررسی نموده و در نتیجه بررسی کننده قادر است، چندین طرح از یک سیستم را در یک فرصت کوتاه مطالعه نموده و نتایج عملکرد آنها را مقایسه نماید.
۲ داشتن قدرت گسترش زمان: بوسیله جمع‌آوری آمار و اطلاعات لازم در برنامه شبیه‌سازی، بررسی کننده قادر است جزئیات تغییراتی که در زمان واقعی قابل مشاهده یا مطالعه نمی‌باشند، در این روش قابل کنترل و بررسی هستند. این عمل با کمک کند نمودن زمان در مدل صورت می‌گیرد.

۳ در یک بررسی گاه لازم است که حرکت زمان (مشاهده و بررسی سیستم) را متوقف کرده و نتایج بدست آمده تا این لحظه را مطالعه نموده و پس از تصمیمات لازم، بررسی را از همان نقطه توقف از سرگرفت. لازمه این نیازمند این است که تمام پدیده‌های وابسته به سیستم و بررسی آن، وضعیت خود را تا شروع مجدد بررس و آزمایش دقیقاً حفظ کنند. این امکان در همه روش‌های مطالعه سیستم‌ها وجود ندارد، ولی در شبیه‌سازی کامپیوتری عمل مذکور به راحتی صورت می‌گیرد.
۴ شبیه‌سازی کامپیوتری قادر به بررسی تغییرات جدید در سیستم‌های موجود و مطالعه سیستم‌هایی که در مرحله طرح می‌باشند، قبل از مصرف هرگونه نیرو، سرمایه و زمان برای پیشرفت یا ایجاد فیزیکی آنها می‌باشد. همچنین در بررسی و آزمایش سیستم‌ها فرصتی که احیاناً ایجاد و مطالعه آنها بوسیله روش‌های دیگر غیرممکن یا خطرناک می‌باشد، با این روش امکان‌پذیر است.

۵ شبیه‌سازی کامپیوتری، این امکان را به مطالعه‌گر می‌دهد که یک آزمایش یا بررسی را با حفظ کلیه شرایط اولیه و رفتار سیستم بوسیله یک برنامه تکرار کند. در هر یک از دفعات تکرار تنها مقادیر بعضی از پارامترها را به منظور دریافت اثر آنها بر رفتار سیستم و نتایج حاصل تغییر می‌دهد.
۶ در هنگامی که داده‌های مساله کامل نبودهع و همچنین نتوان توزیع صحیح داده‌ها را نیز بدست آورد.
۷ سیستم را نتوان در حالت حقیقی آزمون نمود، زیرا ممکن است هزینه‌ای زیاد، خسارت فراوان و یا از نظر ایمنی، مشکلاتی را بوجود آورد.
۲- نرم‌افزارهای شبیه‌سازی آزادراه‌ها و بزرگراه‌ها

در زمینه شبیه‌سازی آزادراه‌ها، نسخه‌های متعددی از نرم‌افزارهای مختلف وجود دارند و مورد استفاده قرار می‌گیرند. از بین نرم‌افزارهای مختلف مدل INTRAS تنها مدل ریزنگر شبیه‌سازی آزادراه‌ها می‌باشد که به شرح آن پرداخته خواهد شد:
در زمینه کلان‌نگری نیز مدل‌های متعددی نظیر FRECON2, FREQ, CORQ (که بر پایه نسخه‌های ابتدایی MACK, FREFLO نوشته شده است) وجود دارند که در این قسمت به معرفی برنامه FRECON2 خواهیم پرداخت.
۱-۲ برنامه شبیه‌سازی INTRAS

مدل شبیه‌سازی ریزنگر INTRAS بوسیله شرکت KLD و همکاران در اواخر دهه ۱۹۷۰ ارائه شد و تکمیل و اصلاح آن در دهه ۱۹۸۰ ادامه پیدا کرد. این مدل یک مدل ریزنگر، احتمالی، مختص وسایل نقلیه و بر مبنای زمان می‌باشد که برای پیش‌بینی عملکرد و ترافیک آزادراه در یک جریان و خیابان‌های اطراف مرتبط با آن مبنای طرح تقاضا و کنترل ترافیک ارائه شده توسط کاربر استفاده می‌شود. عملکرد پیش‌بینی شده در این از بسیاری جهات منحصر به فرد می‌باشد. این برنامه علاوه بر اندازه‌گیری عملکردهای ترافیکی معمولی نظیر سرعت، فواصل زمانی و مکانی، زمان سفر و مصرف سوخت، محدوده وسیعی از نمودارها نظیر نمودارهای مسیر وسیله نقلیه، زمان ـ مکان وسیله نقلیه و نقشه تراکم ترافیک را تهیه می‌کند. عملکرد پیش‌بینی برنامه همچنین می‌تواند در ارتباط با ترافیک اندازه‌گیری توسط شمارش‌گرهایی در طول آزادراه باشد.

طرح شبکه در برنامه INTRAS شامل ویژگی‌های هر پیوند مانند نوع پیوند، تعداد خطوط عبوری و ارتباط آن با سایر پیوندهای شبکه می‌باشد. نرخ جریان ترافیک پیش‌بینی شده بوسیله طبقه‌بندی وسایل نقلیه و نحوه استفاده از خطوط عبوری مشخص می‌شود. کنترل اعمال شده بر ترافیک در این برنامه نیز می‌تواند به شکل خطوط ویژه گردش ترافیک و یا چراغ راهنمایی باشد. لازم به ذکر است که این برنامه توجه ویژه‌ای به نقاط بحرانی (تصادفات) آزادراه می‌کند. مدل اصلی در این برنامه، مدل مادر INTRAS است و در صورت لزوم از مدل‌های کمکی دیگر به شرح زیر استفاده می‌شود:

مدل PROGIS: کلیه اطلاعات ورودی را کنترا و غلط‌گیری نموده و جدولی از اطلاعات ورودی تهیه می‌کند.
مدل LIS: اطلاعات موردی شبیه‌سازی را به آرایه‌های داده‌ای انتقال می‌دهد.
مدل SIFT: مدل اصلی است که همه عملیات شبیه‌سازی را انجام می‌دهد. این مدل از بیش از ۸۰ زیربرنامه تشکیل شده است.
مدل FUEL: برآورد مخصوص هر پیوند برای مصرف سوخت و آلودگی وسایل نقلیه تهیه می‌کند.

مدل POSPRO:‌ فایلی از آمارهای بین شبکه‌سازی انجام شده و اطلاعات شمارشگر ترافیکی و اطلاعات حوادث بوقوع پیوسته در آزادراه را انجام می‌دهد.
مدل SAM: مقایسه آماری بین شبکه‌سازی انجام شده و اطلاعات شمارشگر ترافیکی و اطلاعات حوادث بوقوع پیوسته در آزادراه را انجام می‌دهد.
مدل INPLOT: مسیر وسیله نقلیه و اطلاعات دیگر را برای چاپ آماده می‌کند.
برنامه کامپیوتری INTRAS به زبان فرترن ANSI نوشته شده و قابلیت اجرا بر روی کامپیوترهای شخصی را دارا می‌باشد.
۲-۲ برنامه شبیه‌سازی FRECON

برنامه شبیه‌سازی FRECON2 مدل پیشرفته و اصلاح شده مدل‌های MACK و FREFLO می‌باشد.
برتری‌های این نسخه نسبت به نسخه‌های قبلی، درنظر گرفتن نحوه کنترل تقاطع با رعایت حق تقدم، روش‌های اصلاح شده رفع جریان ترافیک در گلوگاه‌ها و نقاط بحرانی و مدلسازی مسیرهای موازی با توزیع جهتی بسته به کنترل ترافیک ورودی است.

نرم‌افزار FRECON2 یک مدل کلان‌نگر و دینامیکی است که می‌تواند عملکرد آزادراه را در شرایط عادی و در هنگام وقوع حوادث شبیه‌سازی کند. این برنامه اطلاعات مورد نیاز را در هر نقطه از آزادراه برای کالیبره کردن و یا بررسی نتایج ارائه می‌دهد. اندازه‌گیری‌های ترافیکی صورت گرفته در این برنامه شامل: اندازه‌گیری زمان سفر، خصوصیات صف، تاخیر، مصرف سوخت و آلودگی هوا می‌باشد. اطلاعات ورودی مورد نیاز برای خروجی‌ها نیز عبارتند از: زیربخش‌های هندسی که ظرفیت مسیر را تحت تاثیر قرار می‌دهند و اطلاعات مبداء و مقصد وسایل نقلیه.
ساختمان برنامه FRECON2 در شکل ۱ نشان داده شده است. برنامه با یک بلوک ابتدایی آغاز می‌شود که این بلوک تمامی مقادیر پیش‌فرض برنامه را برای ورود متغیرهای جدید از بین می‌برد. سپس برنامه با خواندن اطلاعات ورودی برای شبیه‌سازی از بلوک ورودی ادامه می‌یابد. پس از این مرحله تمامی مقادیر ورودی توسط بلوکی در فایل خروجی وارد می‌شوند. در این مرحله از کاربر برای انجام شبیه‌سازی سوال می‌شود که مناسبتر است قبل از انجام شبیه‌سازی داده‌های ورودی کنترل شود.

در صورت کنترل داده‌های ورودی اگر اشتباهی در اطلاعات ورودی مدل وجود داشته باشد، برنامه از کنار شبیه‌ساز عبور کرده و پارامترهای مناسب مورد تشخیص خود را جایگزین خواهد کرد. در صورت انتخاب گزینه شبیه‌سازی برنامه وارد بلوک شبیه‌سازی می‌شود که این بلوک شامل معادلات وضعیت می‌باشد. این معادلات منجر به بدست آوردن زمان سفر در هر بخش از جاده‌های شریانی منتهی به آزادراه‌ و سرعت‌ها و تراکم وسایل نقلیه در هر قسمت آزادراه در زمان بخصوصی می‌شود. عملیات شبیه‌سازی ذکر شده شامل مجموع اندازه‌گیری‌های صورت گرفته روی عملکرد آزادراه و کاربرد استراتژی‌های کنترل ترافیک موردنظر است. پس از تکمیل این مرحله نتایج به صورت فایلی به همراه اطلاعات ورودی چاپ می‌شوند.

شکل ۱: ساختمان برنامه شبیه‌سازی
برنامه FRECON2 به زبان فرترن ۴ نوشته شده و بر روی کامپیوترهای شخصی نیز قابل اجراست. این برنامه ساختاری از مدل مورد استفاده، شرح هر وردی و خروجی، لیستی از غلط‌های موجود و مثال نمونه‌ای را ارائه می‌کند.
۳- نرم‌افزارهای شبیه‌سازی راه‌های اصلی

مدل‌ها و برنامه‌های متعدد خرد و کلان در زمینه شبیه‌سازی کامپیوتری راه‌های اصلی تهیه و ارائه شده‌اند. مدل ریزنگر ارائه شده شامل TRARR, TWOPAS, VTI می‌باشند که در اینجا به عنوان مدل شبیه‌سازی TRARR شرح داده می‌شود. تنها مدل کلان‌نگر موجود در این زمینه مدل RURAL است که به شرح آن پرداخته خواهد شد.
۱-۳ برنامه‌شبیه‌سازی TRARR
مدل ریزنگر شبیه‌سازی TRARR موسسات تحقیقات راه استرالیا در اواخر دهه ۱۹۷۰ و نسخه‌های بعدی و کاملتر آن در طول دهه ۱۹۸۰ تهیه شد. برنامه TRARR یک مدل ریزنگر احتمالی وابسته به آن زمان است که برای پیش‌بینی عملکرد ترافیک در یک راه دوخطه دوطرفه به شکل تابعی از طرح هندسی و تقاضای ترافیک طراحی شده است.
پارامترهای عملکرد ترافیک که بوسیله‌ی این برنامه برآورد می‌شوند، عبارتند از:

۱ توزیع سرعت، اندازه خطوط و خطوط سبقت.
۲ اطلاعات مورد درباره وسایل نقلیه گذرکننده از نقطه مشاهده‌ای.
۳ نمودار گرافیکی نشان دهنده مسیر حرکت و محل قرارگیری وسیله نقلیه در طول زمان.

۴ نمودار گرافیکی نمایشگر رفتار وسایل.
در برنامه TRARR محدوده مورد مطالعه به زیربخش‌هایی تقسیم شده و جزئیات هر زیربخش شامل درجه راه، قوس‌ها، خطوط مانع، فواصل دید و خطوط معین مشخص می‌شوند. در این برنامه جریان ترافیکی و تخصیص وسایل نقلیه مشخص شده است و تا ۱۸ نوع وسیله نقلیه مختلف می‌تواند طبقه‌بندی شوند. اجزای تشکیل دهنده این برنامه در شکل ۲ نشانن داده شده‌اند.

شکل ۲: اجزای تشکیل دهنده برنامه
ورودی‌های این برنامه عبارتند از: جزئیات راه و وضعیت ترافیک، ترافیک تولید شده در این برنامه بر اساس روش مونت کارلو می‌باشد. قسمت اصلی مدل این برنامه جزء شبیه‌ساز برنامه است که از ۵ قسمت مجزا تشکیل شده است.
این ۵ قسمت معمولاً در زمان ۱ ثانیه بازخوانی شده و وظایف خود را به شرح زیر انجام می‌دهند:؟
۱ زیربرنامه MANVR: وضعیت و موقعیت هر وسیله نقلیه و احتمال تغییر موقعیت آن نسبت به وسایل نقلیه اطراف را تخمین می‌زند.
۲ زیربرنامه POSIT: سرعت و جهت وسیله نقلیه را مشخص می‌کند.

۳ زیربرنامه ENDS:‌ وسایل نقلیه جدید وارد شونده به سیستم را معرفی و وسایل نقلیه خارج شونده از سیستم را حذف می‌کند.
۴ زیربرنامه RECORD: فهرستی از مکان نسبی وسیله نقلیه در هر خط را نگهداری می‌کند.
۵ زیربرنامه LVOPP: فهرستی از وسایل نقلیه متقابل که با یکدیگر برخورد دارند، را تهیه می‌کند.

جزء مشاهده‌ای این برنامه نیز جزء عبور وسایل نقلیه در محدوده زیربخش‌ها را ضبط می‌کند. جزء آخر برنامه که قسمت خروجی آن است، اندازه‌گیری‌های عملکردی ضبط شده قبلی را ارائه می‌کند. برنامه TRARR به زبان برترن نوشته شده است و بر روی انواع کامپیوترها قابل اجراست. این برنامه بیشتر در کشور استرالیا و چند کشور دیگر بکار گرفته شده است.
۲-۳ برنامه شبیه‌سازی RURAL

برنامه شبیه‌سازی RURAL یک مدل تخمینی است که قادر به شبیه‌سازی جریان ترافیک دوطرفه در امتداد یک خط بزرگراه می‌باشد. عملکرد پیش‌بینی شده در این برنامه شامل: نمودارهایی از سرعت‌های متوسط و چگالی ترافیک و نیز عملکردهای آماری برای هر زیربخش از محدوده مورد مطالعه شامل زمان سفر، درصد زمان تاخیر و سطح سرویس راه می‌باشد.
نیازهای ورودی این برنامه عبارتند از: خصوصیات طرح هندسی و جریان ترافیک. بسته به خصوصیات هندسی وارد شده به این برنامه پنج نوع راه شامل آزادراه‌های چندخطه مجزا و غیرمجزا و راه‌های روستایی می‌توانند مورد مطالعه قرار گیرند. ورودی مورد نیاز دیگر، جریان ترافیک است که بوسیله تخصیص وسایل نقلیه و طبقه‌بندی آنها به صورت سواری، وسایل نقلیه تفریحی و کامیون‌ها مشخص می‌شوند.

در این برنامه ابتدا اطلاعات مربوط به تقاضای ترافیک به مدل وارد شده و خطاهای احتمالی کنترل می‌شوند. سپس اولین زیربخش از مسیر مورد مطالعه با خصوصیات خود طبقه‌بندی شده و عملکردهای آن محاسبه می‌شود. لازم به ذکر است که این برنامه تابع استانداردهای کتاب ظرفیت بزرگراه‌ها سال ۱۹۸۵ می‌باشد. زیرمدل ارائه شده برای راه‌های روستایی در برنامه RURAL2 به وسیله طراح برنامه و بر اساس نتایج تجربی تهیه شده است. روند پردازشی ذکر شده در بالا تا زمانی که همه زیربخش‌ها آنالیز شوند، ادامه پیدا می‌کند. اگر رابطه

بین زیربخش‌های مختلف نیاز به بررسی داشته باشد، از زیرمدل وابستگی استفاده می‌شود. پس از انجام عملیات فوق، خروجی‌ها شامل جداول، سرعت‌ها و تراکم ترافیک و نمودارهای مربوطه ارائه می‌شوند. مدل RURAL‌ به زبان فرترن ۴ نوشته شده و بر روی انواع کامپیوترها قابل اجراست. این مدل بر اساس نتایج تجربی حاصل از مطالعه چندین بزرگراه‌ها در کالیفرنیا کالیبره و اصلاح شده است. تحقیقات اخیر بر روی این مدل در ارتباط با رابطه بین مدل وابستگی و زیربخش‌های مختلف صورت می‌گیرد. محدودیت‌هایی برای استفاده از این برنامه در شیب‌های تند و درصد بالای وسایل نقلیه کندرو وجود دارد.

۴- نرم‌افزارهای شبیه‌سازی جاده‌های شریانی
مدل‌ها و برنامه‌های کامپیوتری کلان‌نگر و ریزنگر متعددی در این زمینه تهیه شده و برای جاده‌های شریانی استفاده می‌شوند. نرم‌افزار شبیه‌سازی NETSIM تنها مدل کامپیوتری ریزنگر موجود برای شبیه‌سازی جاده‌های شریانی است که در این پروژه به تفصیل شرح داده می‌شود.
۱-۴ برنامه شبیه‌سازی TRANSYT

مدل شبیه‌سازی TRANSYT دارای تاریخچه‌ای طولانی است که از اواخر دهه ۱۹۶۰ آغاز شده و با اصلاح مداوم آن تا به امروز ادامه می‌یابد. اولین نسخه‌های این برنامه در کشور انگلستان و توسط شخصی به نام ROMOERTSON تهیه شد.
تا به امروز ۹ نسخه از این برنامه در کشور انگلستان تدوین شده است. در دهه ۱۹۷۰ آمریکایی‌ها شروع به استفاده از این برنامه و تکمیل اصلاح آن برای وضعیت ایالات متحده نمودند. نسخه‌های ارائه شده از این مدل توسط امریکایی‌ها عبارتند از:

TRANSYT, TRANSYT6C, TRANSYT7F, 6N.
از میان مدل‌های فوق، برنامه TRANSYT7F در ایالات متحده در دهه ۱۹۸۰ به طرز وسیعی بکار گرفته شد. مدل TRANSYT و یا مدل‌های مشابه آن در بسیاری از کشورهای جهان مورد استفاده قرار گرفته است. مدل TRANSYT علاوه بر یک مدل شبیه‌سازی کلان‌نگر و تخمینی، یک مدل بهینه‌سازی است. زیرمدل شبیه‌ساز این برنامه برای محاسبه عملکرد جاده شریانی برای طرح زمانبندی چراغ راهنمایی استفاده می‌شود. زیرمدل بهینه‌سازی نیز نزدیکترین زمان به زمان بهینه چراغ را تخمین می‌زند. پس از مشخص شدن این زمان بهینه، زیرمدل شبیه‌سازی برنامه می‌توان با کمک این زمان، عملکرد را شبیه‌سازی کند.

ورودی‌های مورد نیاز برای این برنامه عبارتند از: زمان‌بندی از پیش تعیین شده برای چراغ راهنمایی که توسط کاربر مشخص می‌شوند، ترکیب شبکه جاده‌های شریانی و شکل آن، نرخ جریان اشباع ترافیکی در هر مسیر و در هر تقاطع و ترافیک گردش کننده در هر تقاطع.
فلوچارت خلاصه‌ای از برنامه TRANSYT در شکل ۳ نشان داده شده است.

شکل ۳: فلوچارت ساده شده‌ای از برنامه شبیه‌سازی
خروجی‌های این برنامه نیز شامل: اطلاعات ورودی برنامه، جدول عملکرد ترافیک برای هر پیوند از شبکه که خود تشکیل شده از زمان سفر، تاخیرها، توقف‌ها، صف‌های وسایل نقلیه و مصرف سوخت هر وسیله است و خلاصه‌ای از عملکرد کل شبکه می‌شود. علاوه بر موارد فوق می‌توان جداول کنترل کننده چراغ راهنمایی، نمودارهای جریان ترافیک و نمودارهای مکان ـ زمان حرکت وسایل نقلیه را نیز تهیه کرد. برنامه TRANSYT7F به زبان فرترن برای انواع کامپیوترها نوشته شده و نسخه‌های متعددی از آن موجود است.
۲-۴ نرم‌افزارهای شبیه‌سازی TRAF-NETSIM

نرم‌افزار شبیه‌ساز NETSIM که قبلاً UTCS-1 نامیده می‌شد، شبیه‌سازی ریزنگر بر روی شبکه ترافیک شهری انجام می‌دهد. این برنامه برای استفاده مهندسین ترافیک و محققین به عنوان ابزار کاربردی ارزیابی راههای مختلف کنترل شبکه و استراتژی‌های مدیریت ترافیک طراحی شده است.
ورودی‌های مورد نیاز این برنامه عبارتند از: ترکیب عرضه و تقاضای ترافیک شبکه و طرح زمان‌بندی شده چراغ راهنمایی، شبکه راه‌ها که از گره‌ها و پیوندهای زیادی تشکیل شده است و خصوصیات فیزیکی هر پیوند باید مشخص شده باشد. تقاضای ترافیک به عنوان جریان ترافیک ورودی و خروجی از شبکه به همراه حرکت‌های گردشی مشخص و ترکیب ترافیک به برنامه وارد می‌شوند (فلوچارتی از اجزای این برنامه در شکل ۴ نشان داده شده است).
دو جزء اساسی برنامه TRAF-NETSIM عبارتند از:
۱ آماده‌سازی داده‌های ورودی؛
۲ شبیه‌سازی محیط شهری که در زیر شرح داده می‌شوند:

شکل ۴: فلوچارت مدل
۱-۲-۴ آماده‌سازی دادههای ورودی
مدل‌های شبیه‌سازی اکثراً تشریح کننده متغیرهای وابسته به زمان است، بخصوص برنامه NETSIM وضعیت‌های متغیر غالب در یک سیستم (یا شبکه)‌ راه‌ها را شرح می‌دهد. ورودی‌های برنامه باید شامل ویژگی‌هایی باشند که نه تنها از نقطه‌ای تا نقطه دیگر روی شبکه، بلکه با زمان نیز تغییر می‌کند.
پارامترهای زمان در عملکرد شبیه‌سازی برنامه NETSIM به صورت فواصل زمانی (دوره)‌ نشان داده می‌شود. این دوره زمانی نشان دهنده آن است که داده‌های ورودی مشخص شده توسط کاربر در آن دوره زمانی بکار رفته و یا در آن فاصله زمانی ثابت باقی مانده می‌ماند. دوره زمانی (TP)‌ نیز توسط کاربر مشخص می‌شود که کاربر می‌تواند تا ۱۹ فاصله زمانی را انتخاب کند. برای هر کدام از این دوره‌های زمانی، داده‌های ورودی شامل بلوک‌هایی از کارت‌های مختلف است که هر بلوک تشریح کننده وضع موجود در کل شبکه که برای آن دوره

زمانی استفاده می‌شوند، می‌باشد. برای هر کدام از این دوره‌های زمانی، داده‌های ورودی شامل انواع کارت‌ها هستند که هر نوع کارت کدبندی شده است. انواع کارت‌ها، به گروه‌های دسته‌بندی شده که هر گروه مشخص کننده طبقه‌ای از اطلاعات ورودی است. بر مبنای تجربیات بدست آمده از مدل‌های شبیه‌سازی قبلی، همه اطلاعات ورودی به شکل متغیر صحیح تعریف می‌شوند. علاوه بر این چهار ستون اول کارت‌ها، ستون‌هایی هستند که در تمام کارت‌ها مشخص می‌باشند و برای هماهنگی کلیه کارت‌ها به کاربرده می‌شوند.

در طراحی ممکن است قسمت ورودی برنامه NETSIM تاکید بر طرح مجموعه کاملی از آزمایش‌ها و کنترل‌های ممکن بر روی داده‌های ورودی می‌باشد. این آزمایش‌های کنترلی به صورت زیر دسته‌بندی می‌شوند:
۱ آزمایش صحت ساختمان داده‌های ورودی که در آن تمام کارت‌ها کنترل می‌شوند تا در توالی مناسب باشند و کارتی از قلم نیافتد.
۲ آزمایش اعتبار اطلاعات هر کارت که در این آزمایش در محدوده منطقی قرار گرفتن داده‌های ورودی کارت‌ها کنترل می‌شود.
۳ آزمایش تکمیل اطلاعات هر کارت و از قلم نیفتادن داده‌های ورودی در هر کارت.

۴ آزمایش تعیین کامل بودن اطلاعات روی کارت‌های مختلف وابسته به یک گروه از کارتهای ورودی.
۵ آزمایش کامل بودن شرح یک عملکرد که برای آن کارت‌های مختلفی در یک گروه اختصاص داده ضشده است که عملکرد نشان دهنده ویژگی محیط ترافیکی است که می‌تواند خصوصیات هندسی شبکه، عملیات ترافیکی، نحوه کنترل تقاطع‌ها، تقاضای ترافیک و .. باشد. کلیه کارت‌ها متعلق به یک عملکرد با هم دسته‌بندی می‌شوند.
۶ آزمایش تشریح کامل شبکه و خصوصیات آن.

با اعمال کنترل‌های فوق اگر در یکی از موارد شش‌گانه خطا و یا نقصی وجود داشته باشد، بر روی صفحه نمایشگر نشان داده خواهد شد که هر پیغام خطا خود دارای اطلاعات کافی برای کاربر جهت استفاده و تشخیص علت خطا می‌باشد.
برای مثال برنامه NETSIM آزمایش‌های فوق را برای خصوصیات هندسی و کنترل ترافیک سیستم به صورت زیر انجام می‌دهد که می‌تواند جهت تخلیه ترافیک ورودی به هر پیوند استفاده شود. این کار نیازمند تناسب بین داده‌های مختلف به شرح زیر می‌باشد:

• در نظر گرفتن اطلاعات ترافیک گردش کننده که مشخص کننده ترافیک تخلیه شونده پیش‌بینی شده از هر پیوند است.
• خصوصیات هندسی پیوندی که ترافیک تخلیه شده در مرحله قبل را سرویس می‌دهد.
• خصوصیات کنترل ترافیک هر پیوند نیز شامل زمانی (علامت یا فاز چراغ راهنمایی) برای سرویس‌دهی به ترافیک به هر یک از حرکت‌های گرد ش کننده است.
۲-۲-۴ مدل شبیه‌سازی TRAF

هدف از این قسمت، استفاده از شبیه‌سازی برای توصیف عملکرد ترافیک می‌باشد. در این مدل‌ها جریان ترافیک به طور کامل شبیه‌سازی شده و هر وسیله نقلیه در شبکه راه‌ها به عنوان یک عنصر مشخص درنظر گرفته می‌شود. علاوه بر این مطلب هر وسیله نقلیه در گروه خود (اتومبیل، کامیون، اتوبوس و;)‌و با مشخص شدن نوع آن درنظر گرفته می‌شود.
به کمک برنامه NETSIM تا ۱۶ وسیله نقلیه مختلف و با عملکرد و خصوصیات متفاوت به وسیله چهار خصوصیات مختلف تشریح می‌شوند. برای هر وسیله نقلیه در برنامه «خصوصیات رفتاری راننده و خصوصیات دینامیکی (سرعت، شتاب) و نیز وضعیت قرارگیری وسیله نقلیه (جریان آزاد، صف)‌ نیز مشخص می‌شود.

با حرکت وسیله نقلیه به صورت مجازی در منطقه برنامه موقعیت (طولی و عرضی)‌ آن بر روی شبکه پیوندها و ارتباط آن با سایر وسایل نقلیه نزدیک و خصوصیات ترافیکی شامل سرعت، شتاب و ;. مشخص می‌گردد. این روند به برنامه اجازه شبیه‌سازی عملکرد ترافیک بر اساس حرکت هر وسیله نقلیه را به طریقی که نحوه کنترل چراغ راهنمایی و عملکرد متقابل بین اتوبوس و وسیله نقلیه به طور کامل مدل شوند را می‌دهد. در حالت کلی همه محیط‌ها و وضعیت‌های ترافیک شهری بوجود آمده می‌توانند به طرز واقعی شبیه‌سازی شوند.

در یک مدل شبیه‌سازی مناسب مانند این مدل، هر وسیله نقلیه در طول زمان و مطابق روش تعقیب وسیله نقلیه در ترافیک و در پاسخ به نحوه کنترل اعمال شده بر ترافیک و دیگر وضعیت‌های ترافیکی که رفتار وسیله نقلیه را تحت تاثیر قرار می‌دهند، حرکت می‌کند. تراکم ترافیک ممکن است منجر به امتداد یافتن ترافیک وسایل نقلیه در طول یک پیوند و بروز در جریان بالادست تقاطع شود که جریان ترافیک را در تقاطع مختل می‌سازد. علاوه بر این، جریان عابرین پیاده نیی می‌تواند در ترافیک گردش کننده در تقاطع تاخیر ایجاد کند. به غیر از نمونه‌های فوق‌الذکر، مثال‌های متعدد دیگری از پارامترهای غالب در محیط‌های شهری که به طور کامل توسط این برنامه تشریح می‌شوند نیز می‌توان نام برد.
۳-۲-۴ محدودیت‌های برنامه

به غیر از نقاط قوت ذکر شده در قسمت قبل، این برنامه دارای محدودیت‌هایی به شرح زیر می‌باشد که باید به آنها توجه شود:
اندازه‌های حداکثری که توسط این برنامه می‌توانند مدل شوند، عبارتند از:
۱ تعداد پیوندها ۱۵۰ پیوند
۲ تعداد گره‌ها ۷۵ گره
۳ تعداد کنترل‌های پیش‌بینی شده ۱۸ عدد
۴ تعداد حداکثر برخورد مجاز ۷۵۰ برخورد

۵ تعداد وسایل نقلیه ۱۵۰۰ وسیله
۶ تعداد اتوبوس‌ها ۲۵۶ دستگاه
۷ تعداد خطوط ویژه اتوبوس ۲۵ خط
۸ تعداد ایستگاه‌های اتوبوس ۹۹ دستگاه
۹ تعداد عملکردهای با زمان طولانی ۶۰ عملکرد
۴-۲-۴ خروجی‌های برنامه
خروجی‌های برنامه NETSIM شامل اطلاعات ورودی اولیه و عملکرد شبک ترافیک می‌باشد که این عملکردها عبارتند از: زمان سفر، تعداد توقف‌ها، مصرف سوخت و آلودگی‌ هوا، برنامه NETSIM، همچنین به زبان فرترن نوشته شده و حداقل بر روی یک دستگاه کامپیوتر IBM4341 قابل اجراست.
۵-۲-۴ ویژگی‌های گرافیکی

به عنوان یک انتخاب، کاربرد قادر به نمایش نتایج به صورت گرافیکی توسط این برنامه می‌باشد. برنامه NETSIM، فایل‌های گرافیکی را تحت عنوان GTRAF تولید می‌کند، فایل‌های GTRAF امکان مرور دوباره بر ورودی‌های برنامه و مشاهده خروجی‌های شبیه‌سازی صورت گرفته را به شکل گرافیکی فراهم می‌کند. فایل‌های GTRAF به کاربر امکان تحلیل شبکه با رنگ‌آمیزی مورد نظر برای مثال در تقاطع‌ها و یا نقاط بحران شبکه را می‌دهد. کاربر همچنین امکان مشاهده متحرک شبکه (حرکت وسیله نقلیه در شبکه) را دارا می‌باشد که مزایای بسیاری را دربر خواهد داشت.

۵- نرم‌افزارهای شبیه‌سازی حمل و نقل شهری
هر ساله بر تعداد وسایل نقلیه در جاده‌های کشور و بخصوص در خیابان‌های شهرهای بزرگ افزوده می‌شود و انتظار می‌رود که این افزایش در آینده نیز ادامه پیدا کند و حتی بیشتر شود. افزایش تعداد وسایل نقلیه در شهرها که بستگی به عوامل متعددی نظیر رشد جمعیت، اوضاع اجتماعی، اقتصادی، تحولات فرهنگی و چگونگی بهره‌وری از زمین دارد، مسائل و مشکلاتی می‌آفریند که هم اکنون بسیاری از شهرهای ایران با آن روبرو هستند. با وجود‌ آنکه هر ساله میلیادرها ریال صرف ایجاد راه‌ها و تاسیسات جدید می‌شود، تراکم ترافیک در خیابان‌ها، روزبروز افزایش می‌یابد و امروزه در اغلب شهرهای بزرگ و متوسط میزان ترافیک بخصوص در ساعت‌های اوج، به حد اشباع و غیرقابل قبولی رسیده است.

حل مسائل و مشکلات ترابری (حمل و نقل) شهری، نظیر غالب مسائل و مشکلات اجتماعی، مستلزم مطالعه و برنامه‌ریزی اصولی و مداوم است. در بسیاری از مطالعات و برنامه‌ریزی‌های سابق در زمینه ترابری شهری که در کشورهای دیگر صورت گرفته است، تنها مساله عمده کمبود ظرفیت خیابان‌ها و جاده‌ها به شمار می‌رفت. در اواخر سال‌های ۶۰ و نیز طی دهه ۷۰ مطالعات وسیعی در این زمینه در کشورهای دیگر انجام شد و با استفاده از برنامه‌های کامپیوتری شبیه‌سازی، در اواخر دهه ۷۰۸۰ دوره جدید مطالعات و برنامه‌ریزی ترابری شهری آغاز گردید. در این پروژه، سعی بر معرفی برنامه‌های شبیه‌سازی بکار رفته در کشور ما و دیگر کشورهای گردیده است.