Ausarbeitung und Implementierung eines UAM Vertiport Layout Designs mit zugehörigem Betriebskonzept in eine Vertiportsimulation

Abstract

Bereits heute leben über 50% der Weltbevölkerung in Städten und es wird erwartet, dass dieser Trend sich fortsetzt. 2050 sollen bereits sieben von zehn Menschen in Städten leben. Die Größe und Geschwindigkeit dieser Entwicklung bringen auch Herausforderungen mit sich, wie beispielsweise die Art des Transportes innerhalb der Städte. Eine mögliche Lösung für dieses Problem stellt die Urban Air Mobility (UAM) dar, deren neues Konzept die Frage aufwirft, ob die Zukunft des städtischen Verkehrs in der Luft liegt. Eine von vielen Herausforderungen, die mit der Einführung der UAM einhergehen, ist die Flugführung der Lufttaxis an den Start- und Landeplattformen, den sogenannten Vertiports. Aufgrund fehlender realer Infrastruktur und Lufttaxi-Demonstratoren können jedoch keine Flugtests zur Erprobung der Operation an den Vertiports durchgeführt werden. Deshalb wird in dieser Arbeit ein neues Vertiport Design mit Betriebskonzept entworfen, in die bereits bestehende Vertiport-in-the-Lab Simulation implementiert und hinsichtlich der Performanz bewertet. Das neue Layout (PAW-Layout) besteht hierbei aus einem Pad für Arrivals und Departures sowie drei zugehörigen Gates und weist somit einen bidirektionalen Vehikelfluss auf. Dabei soll untersucht werden, ob das PAW-Layout mit dem zugehörigen Betriebskonzept für eine geringe bis mittlere Nachfrage geeignet ist. Dies soll anhand einer allgemeinen Auswertung der Performanz des Vertiports und anhand des erreichten Vertidrome Airside Level Of Service (VALoS) festgestellt werden. Des Weiteren soll untersucht werden, wie das PAW-Layout im Vergleich zu einem bereits implementierten Layout abschneidet. Bei dem implementierten Layout handelt es sich um das Linear Independent Expandable Drive Through Layout (LIEDT-Layout) mit unidirektionalem Vehikelfluss, das jeweils ein Pad für Arrivals und Departures und bis zu acht Gates besitzt. Dabei lässt sich festhalten, dass Planung und Koordinierung eines Vertiports mit bidirektionalem Vehikelfluss komplexer ist als bei einem unidirektionalen Layout, da mehr Konflikte entstehen können und somit vermieden werden müssen. Wie zu erwarten, schneidet das PAW-Layout besser ab, je weniger Nachfrage herrscht. Außerdem erzielen die Arrivals eine bessere Performanz als die Departures, was auf das Betriebskonzept und die Arrivalpriorisierung zurückzuführen ist. Im direkten Vergleich der zwei Layouts schneidet das PAW-Layout in zwei von drei Fällen besser ab, was ebenfalls auf das Betriebskonzept und die Planung der Vertiportoperation zurückzuführen war.