具有溢出冗余的风险感知城市空中交通网络设计

城市空中交通（UAM）正如航空专业人士所设想的，将在城市和郊区内低空运输乘客和货物。为了在 urban 环境中运行，精确的空中交通管理，特别是由于物理和运行中断导致的交通溢出的管理，对于确保系统安全性和效率至关重要。为此，我们提出了具有储备容量的 UAM 网络设计，即一种明确考虑替代着陆选项和飞行走廊作为改善应急管理的手段的设计。类似的冗余考虑已纳入许多关键基础设施的设计中，但在航空运输文献中仍未被利用。在我们的方法中，我们首先建模给定 UAM 网络的中断可能如何影响标称交通流，以及该交通流如何被重新安置到具有储备容量的扩展网络上。然后，通过一个优化问题，我们在所有可能的断情景下选择具有扩展网络最大期望吞吐量的备份垂直机场的位置和容量，其中吞吐量是指网络每单位时间可容纳的最大航班数量。我们展示了可以通过求解混合整数线性规划来获得相应的双层双线性优化问题的解。我们在使用来自密尔沃基、亚特兰大和达拉斯-沃斯堡大都市区的网络的案例研究中展示了我们的方法，并展示了具有储备容量的 UAM 网络的吞吐量和灵活性如何优于那些没有储备容量的网络。