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Entwicklung und Operationalisierung von Netzwerken zur Beförderung von Personen im Rahmen von Advanced Air MobilityBrühl, Robert 07 January 2025 (has links)
Die fortschreitende Urbanisierung resultiert in zunehmenden Mobilitätsbedürfnissen und infrastrukturellen Herausforderungen für Städte und ländliche Räume. Auf Basis dessen sind Überlegungen entstanden, die das bestehende Mobilitäts- und Transportsystem in Richtung des Luftraums erweitern wollen, was unter der Begrifflichkeit Advanced Air Mobility zusammengefasst werden kann. Dabei werden elektrisch betriebene, senkrecht start- und landende (eVTOL-)Fluggeräte für die Personenbeförderung vorgesehen. Die bevorstehende Integration derartiger Fluggeräte erfordert Infrastrukturen in urbanen und ruralen Gebieten, welche die Schnittstelle zwischen der Land- und Luftseite bilden, analog zu Flughäfen der konventionellen Luftfahrt. Aufgrund fehlender praktischer Erfahrungswerte hinsichtlich operationeller Fähigkeiten der Fluggeräte, betrieblicher Anforderungen der benötigten Bodeninfrastruktur, des Umfangs eines möglichen Flugtaxibetriebs und resultierender Netzwerkgestaltung werden diese spezifischen Herausforderungen innerhalb dieser Arbeit analysiert.
Die Netzwerkentwicklung basiert auf drei verschiedenen Datengrundlagen (Verkehrs-/Mobilitätsdaten, bestehende Verkehrsinfrastrukturen in Sachsen und kombinierte Betrachtung von Verkehrs-/Mobilitätsdaten im Kontext bestehender Infrastrukturen), die in jeweils eigenständige Nachfrageschätzungen überführt werden. Die resultierenden Erkenntnisse fließen innerhalb eines p-Hub Single Allocation Problems zusammen, so dass unterschiedliche Netzwerkentwürfe am Beispiel Sachsen in Abhängigkeit der geschätzten Passagierströme entstehen. Für diese Netzwerke werden zukünftige Einsatzmöglichkeiten der genannten Fluggeräte auf Basis bestimmter Energiebedarfe je Netzwerkkante diskutiert. Abschließend erfolgt eine Schätzung maximaler Reichweiten für die Kategorien Vectored Thrust, Lift & Cruise und Multicopter in Abhängigkeit zu Abfluggewichten (Auslastung), vertikalen Verweildauern der Fluggeräte und möglichen spezifischen Energiedichten der Batterieeinheiten in den Fluggeräten.
Diese Arbeit liefert erste nachvollziehbare Erkenntnisse zur Vorbereitung eines zukünftigen Flugtaxibetriebs und thematisiert durch die Berücksichtigung von bereits versiegelten (Verkehrs-)Flächen gleichzeitig eine möglichst bedarfs- und stadtgerechte Integration dieses neuen Verkehrsträgers in bestehende Mobilitätssysteme. / The advancing process of urbanization leads to increasing mobility demands and infrastructural challenges for both urban and rural areas. Consequently, considerations have emerged to expand the existing mobility and transportation system towards the airspace, encapsulated under the term Ädvanced Air Mobility'(AAM). This involves the provision of electrically powered, vertical take-off and landing (eVTOL) aircraft for passenger transportation. The forthcoming integration of such aircraft necessitates infrastructures in urban and rural areas, serving as the interface between the land and air domains, akin to airports in conventional aviation. Due to the lack of practical experience regarding the operational capabilities of these aircraft, operational requirements of the necessary ground infrastructure, the scale of potential air taxi operations, and resulting network design, these specific challenges are analyzed within this study.
The network development relies on three different sets of data (traffic/mobility data, existing transportation infrastructures in Saxony, and combined analysis of traffic/mobility data in the context of existing infrastructures), each translated into independent demand estimations. The resulting insights are synthesized within a p-Hub Single Allocation Problem framework, generating various network designs for the case of Saxony depending on estimated passenger flows. For these networks, future applications of the mentioned aircraft are discussed based on specific energy requirements per network edge. Finally, maximum range estimations are provided for Vectored Thrust, Lift & Cruise, and Multicopter categories, depending on takeoff weights (occupancy), vertical dwell times of the aircraft, and potential specific energy densities of battery units in the aircraft.
This study delivers initial comprehensible insights to prepare for future air taxi operations, simultaneously addressing, through the consideration of already sealed (transport) areas, the most demand- and city-appropriate integration of this new mode of transportation into existing mobility systems.
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