ULTRAS - Simulationsbasierte Entwicklung von Infrastruktur- und Betriebskonzepten zur Bewertung der Chancen und Risiken des Aufbaus Urbaner Luftmobilität am Beispiel der Metropolregion Hamburg


Project Acronym
ULTRAS
 
Project Title
ULTRAS - Simulationsbasierte Entwicklung von Infrastruktur- und Betriebskonzepten zur Bewertung der Chancen und Risiken des Aufbaus Urbaner Luftmobilität am Beispiel der Metropolregion Hamburg
 
 
Principal Investigator
 
Co-Worker
Röntgen, Ole
Vieregg, Andreas
 
Status
Laufend
 
Duration
01-10-2020
-
30-09-2023
 
 
Abstract
Projektpartner:
- Institut für Lufttransportsysteme: Prof. Dr.-Ing. Volker Gollnick, Dipl.-Ing. Jan Berling (Projektkoordination)
- Institut für Telematik: Dr. Markus Venzke, M.Sc. Shashini Wanniarachchi
- Institut für Regelungstechnik: Prof. Dr. Herbert Werner, M.Sc. Philipp Hastedt


Neue Prototypen vertikal starten- und landender Vehikel versprechen schnelle Transportlösungen im urbanen Raum. Während mittlerweile eine Vielzahl Prototypen existieren und auch einige grobe Betriebskonzepte publiziert sind, fehlt es an einer auf konkrete Nachfrage und Einsatzgebiet bezogenen Gesamtsystemlösung für urbane Luftmobilität (UAM). Um den Nachweis eines effizienten und wirkungsvollen Lufttransportsystems für den urbanen Raum zu erbringen, müssen Teilsystembetrachtungen überwunden werden und die Teilaspekte Nachfrage/Bedarf, Flugeigenschaften, Verkehrsinfrastruktur sowie fehlertolerante Führungs- und Kommunikationslösungen gemeinsam betrachtet und aufeinander abgestimmt werden.

Das Ziel des Projektverbundes ULTRAS ist, am Einsatzbeispiel der Metropolregion Hamburg einen integrativen Lösungsvorschlag für ein UAM-System zu erarbeiten. Darin sollen geeignete Flugtrassen, ein fusioniertes Lagebild im Kontrollzentrum und eine urbane Luftverkehrsflusssteuerung die autonome Separierbarkeit bei hohen Verkehrsaufkommen sicherstellen. Dazu werden 4D-Trajektorien, die auf den Betriebstrassen aus konkreter Nachfrage geplant werden und die kapazitiven Restriktionen einhalten, in eine Schnellzeitsimulation überführt. In der Simulation separieren autonome Agenten die mit Positionsgenauigkeitstoleranzen ausgestatteten Vehikel selbstständig und schließen somit Kollisionen aus. Dabei werden Vehikeldynamik und Flugregler ebenso simuliert wie redundante Sensorik und Echtzeit- Kommunikation zwischen Vehikeln und mit dem Kontrollzentrum. Die Simulationsergebnisse werden unter technischen Gesichtspunkten wie benötigter Infrastruktur, Anzahl der sicher operierbaren Vehikel und Transportleistung ausgewertet. Darüber hinaus werden ökonomische Nutzen, aber auch auftretenden Kosten und Umweltwirkungen, vor allem Lärm, ermittelt. Unter den Kriterien der Akzeptanz und Wirtschaftlichkeit wird eine gesamtgesellschaftliche Bewertung vorgenommen und es werden Handlungsempfehlungen abgeleitet.