A heuristic approach for scheduling advanced air mobility aircraft at vertiports

Abstract

Los recientes avances en vehículos eléctricos de despegue y aterrizaje verticales (eVTOL) sugieren que pronto estos vehículos podrían transportar personas y carga de forma segura y eficiente en áreas urbanas. Por lo tanto, los vehículos de movilidad aérea avanzada podrían convertirse en un medio de transporte alternativo para superar la congestión del tráfico en las ciudades en los próximos años. En los últimos años, las empresas y los gobiernos han mostrado un enorme interés en desarrollar dichas tecnologías y habilitar mercados para nuevos servicios de transporte aéreo. A pesar del interés en el tema, se han realizado pocas investigaciones para abordar el problema de la programación de aeronaves en áreas de despegue y aterrizaje de movilidad aérea avanzada (vertipuertos). Los vertipuertos sirven como aeropuertos de vehículos eVTOL y podrían experimentar problemas de congestión similares a los de los aeropuertos . Este trabajo propone dos modelos de optimización para programar aeronaves que despegan y aterrizan en las rutas de rodaje terrestres comunes de los vertipuertos (calles de rodaje), las puertas y las plataformas de aterrizaje y despegue (TLOF). Los modelos matemáticos incluyen características avanzadas de movilidad aérea, como reglas de separación y restricciones de bloqueo. Como objetivos de programación, el primer modelo maximiza el rendimiento del vertipuerto y el segundo modelo minimiza la desviación del tiempo de despegue/aterrizaje esperado. Además, como metodología de solución, desarrollamos dos algoritmos heurísticos que utilizan reglas de programación para asignar y secuenciar las aeronaves a los componentes del vertipuerto. Los resultados computacionales muestran que los modelos de optimización encuentran programaciones óptimas para instancias de tamaño pequeño de hasta 10 aeronaves, mientras que los algoritmos heurísticos brindan buenos resultados en términos de calidad de la solución y tiempo computacional para instancias de gran tamaño.