Eine Präsentation über ein Joint Venture von DHL Express und Lufthansa Cargo. / A presentation of a joint venture of DHL and Lufthansa Cargo.

Mit der Entwicklung eines stochastischen Modells zur Abbildung des Bewegungsverhaltens von Passagieren wird die Basis für eine virtuelle Anwendungsumgebung geschaffen, mit der die Passagierabfertigungsprozesse im Flughafenterminal und die hierfür notwendigen Infrastrukturen modelliert, implementiert, untersucht und gezielt optimiert werden können. Es werden vorhandene wissenschaftliche Modellansätze zur mikroskopischen Agentensimulation kritisch gewürdigt und Anforderungen an das zu entwickelnde Bewegungsmodell abgeleitet. Das eigens entwickelte stochastische Bewegungsmodell stellt die Erweiterung eines räumlich diskreten mikroskopischen Modells auf Basis eines zellularen Automaten dar, wobei Defizite aufgrund der verwendeten diskreten Gitterstruktur bereits auf Modellebene kompensiert werden. Zu den Erweiterungen zählen die autonome Umgebungsanalyse und die Routenplanung des Agenten, die Abbildung weitreichender Wechselwirkungen zwischen den Agenten und die Berücksichtigung von gruppendynamischen Entscheidungen. Durch die Validierung des stochastischen Bewegungsmodells anhand des Fundamentaldiagramms für Fußgänger kann gezeigt werden, dass das Modell in der Lage ist, den charakteristischen Verlauf der Geschwindigkeit in Relation zur Agentendichte quantitativ abzubilden. Auch typische, in der Realität beobachtbare Selbstorganisationseffekte können durch das Modell reproduziert werden. Für die Anwendung des stochastischen Modells zur Abbildung des Bewegungsverhaltens von Passagieren im Flughafenterminal wird das Modell durch empirisch erhobene Passagierbewegungsdaten kalibriert. Die Datenerhebung erfolgt am Flughafen Dresden unter Verwendung eines entwickelten videogestützten Bewegungsverfolgungssystems und erlaubt eine gezielte Kalibrierung hinsichtlich der Passagierparameter: Geschlecht, Reisemotivation (privat oder geschäftlich), Gruppengröße sowie Gepäckart und -anzahl. Für die Erstellung der virtuellen Terminalumgebung werden die Passagierabfertigungsprozesse eingehend analysiert und die Prozesszeiten der jeweiligen Abfertigungsstationen durch spezifische Wahrscheinlichkeitsverteilungen modelliert. Hierfür stehen empirische Datenerhebungen am Flughafen Stuttgart zur Verfügung, die eine detaillierte Prozessanalyse hinsichtlich der Passagierparameter und der Prozessparameter (Erfahrung des Personals, Reaktionszeiten bei Störungen) erlauben. Im Anschluss an die Kalibrierung des stochastischen Bewegungsmodells und die Modellierung der Passagierabfertigungsprozesse erfolgt die Entwicklung einer Anwendungsumgebung für die Implementierung des virtuellen Flughafens. Durch den modularen Aufbau der Anwendungsumgebung ist eine effiziente Implementierung der Flughafenstrukturen (Grundriss, Flugplan, Personaleinsatz), der Abfertigungsprozesse und des stochastischen Bewegungsmodells möglich. Die Anwendungsumgebung stellt dabei einen übergeordneten Rahmen dar, durch den eine allgemeine Nutzerschnittstelle (Konfigurationsumgebung), eine grafische Ergebnisaufbereitung und die dreidimensionale Abbildung des Bewegungsverhaltens der Passagiere zur Verfügung steht. Die Anwendung des entwickelten stochastischen Bewegungsmodells erfolgt für die Validierung der Passagierabfertigungsprozesse (Check-In und Sicherheitskontrolle), für die Entwicklung einer passagierbezogener Prozessbewertung und für die vollständige Abbildung der Terminalprozesse (Abflug) am Beispiel des Flughafens Dresden. Durch die Analyse des Einstiegsverhaltens der Passagiere in ein Verkehrsflugzeug werden die Notwendigkeit des Einsatzes stochastischer Bewegungsmodelle und das Potential mikroskopischer Modellierungsansätze verdeutlicht. Das entwickelte stochastische Bewegungsmodell kann das Passagierverhalten auch in komplexen Umgebungen umfänglich widerspiegeln und die entwickelte Anwendungsumgebung stellt einen idealen Rahmen für die Modellanwendung und -weiterentwicklung dar. Durch die anwendungsorientierten Implementierungen steht eine Vielzahl von geeigneten Detaillösungen zur Verfügung, um den zukünftigen wissenschaftlichen und praxisrelevanten Herausforderungen der Personendynamik zu begegnen. / The development of a stochastic motion model allows for using a virtual application environment, to reproduce passenger motion behavior and handling processes at airport terminals. Based on the introduced scientific approaches for microscopic agent simulation, requirements for an application-oriented motion model are derived. The developed model is a substantial extension of a stochastic cellular automata approach, where the deficiencies due to the discrete grid structure are compensated on a fundamental level. The model development is completed by adding agent-oriented environment analysis, route planning, and mid-range agent interaction. The stochastic motion model proves its capabilities for a quantitative reproduction of the characteristic shape of the common fundamental diagram of pedestrian dynamics. Moreover, generic self-organization effects are reproduced by the model. For the application of the stochastic approach for modeling the motion behavior of passengers inside an airport terminal, a comprehensive acqusition of data at Dresden International Airport provides a solid basis. A video-supported tracking environment allows for an efficient categorization of passengers and analysis of their motion behavior regarding to their gender, travel purpose (private or business), group size, and baggage types and quantities. In addition to the passenger-related data, the process time of passenger handling at each station at Stuttgart Airport is analyzed in detail and transformed to statistic probabilities by functional data fitting. Finally, the calibrated stochastic motion model is prepared for passenger dynamics at airport terminals. After the successful development and calibration, the implementation of the motion model in a virtual application environment is accomplished. To implement the terminal structure, the passenger handling processes, and the individual passenger motion behavior common programming interfaces are used as well as specific components for linking model and animation requirements. The application of the stochastic motion models aims at the validation of passenger handling process on the basis of empirical data from Stuttgart airport and at the development of a passenger-oriented process evaluation using Dresden Airport environment. The simulation of passenger dynamics at airport terminals points out that the stochastic motion model reproduces the motion behavior of passengers close to reality. Due to the application-oriented implementation a variety of appropriate solutions are available for future scientific and operational challenges related to passenger dynamics.

This thesis deals with the emergence of the airport as a new strategic actor in the air transport system which has undergone profound changes since its liberalisation and within which the airport turned out to be a major player. Considering the airport as an actor in the air transport system, even if it is affected by its environment in a large sense, this work proposes a contribution to current discussion about airport economics. This contribution refers to two levels: an analysis of the European airport business within which the airport emerges as a full player and an analysis of the link between airport strategy and the spatial and territorial context into which the airport is embedded. Based on the differentiation of airport strategies according to the airports’ commitment to certain market segments, the analysis of the spatial and territorial context into which the airports are embedded showed its influence on the development of airports but confirmed also that the latter is not automatic but subject to the dynamics arising from the interactions between the different actors. The emergence of the airport as a new strategic player in the air transport system places the emphasis on the complex relation between airport and territory which is reflected in a number of issues connected with the airport activity. / Diese Doktorarbeit beschäftigt sich mit dem Flughafen als einem neuen strategischen Akteur im Luftverkehrssystem, welches seit seiner Liberalisierung von weitreichenden Veränderungen erfasst wurde, und in dem der Flughafen sich zum wichtigen Teilnehmer entwickelt hat. Durch die Betrachtung des Flughafens als Akteur des Luftverkehrs, auch wenn er dem Einfluss seiner Umwelt im weitesten Sinne unterliegt, möchte diese Arbeit einen Beitrag zur gegenwärtigen Diskussion zum Thema Flughäfen in zweifacher Hinsicht leisten: Eine Analyse des europäischen Luftverkehrssystems, in dem der Flughafen als ganzheitlicher Partner deutlich wird sowie eine detaillierte Untersuchung der Verbindung zwischen Flughafenstrategien und der Verankerung des Flughafens in Raum und Territorium. Ausgehend von der Differenzierung der Flughafenstrategien, die durch die Spezialisierung auf ein oder mehrere Marktsegmente ihren Ausdruck findet, lässt die Analyse des räumlichen und territorialen Kontexts, in dem der Flughafen verankert ist, dessen Einfluss auf die Entwicklung des Flughafens deutlich werden, aber bestätigt auch, dass letzere nicht ein automatisches Ergebnis ist, sondern von den Interaktionen der verschiedenen Akteure abhängt. Die Entstehung des Flughafens als neuer strategischer Akteur im Luftverkehrssystem betont die komplexen Beziehungen zwischen Flughafen und Territorium, die sich in einer Reihe von Aspekten widerspiegeln, die in dieser Arbeit diskutiert werden. / Cette thèse de doctorat porte sur l’émergence de l’aéroport comme nouvel acteur stratégique dans le système de transport aérien qui a connu de vastes changements depuis sa libéralisation et au sein duquel l’aéroport est devenu un acteur majeur. En considérant l’aéroport comme acteur du transport aérien, bien qu’il soit affecté par son environnement au sens large, ce travail propose une contribution à la discussion récente sur la question des aéroports. Cette contribution se réfère à deux niveaux : une analyse du système de transport aérien européen dans lequel l’aéroport émerge comme partenaire à part entière et une analyse détaillée du lien entre stratégies aéroportuaires et l’ancrage de l’aéroport dans l’espace et dans le territoire. En partant de la différentiation des stratégies aéroportuaires avec des aéroports qui se spécialisent dans un certain ou plusieurs segments de marché, l’analyse du contexte spatial et territorial, dans lequel les aéroports sont ancrés, a révélé son influence sur le développement des aéroports mais a confirmé aussi que ce dernier n’est pas un résultat mécanique mais est soumis aux dynamiques résultant du jeu d’acteurs. L’émergence de l’aéroport comme nouvel acteur stratégique dans le système de transport aérien met en lumière les rapports complexes entre aéroports et territoire qui se reflètent dans un certain nombre d’aspects discutés dans ce travail.