Hub location problem for optimal vertiport selection in urban air mobility : Chicago case study

The research topic addressed by this work is UAM. In recent years, several improvements and big attention have been focused on this industry, claiming that the concept of shifting the mobility from traditional ground transportation towards the low-altitudes airways will disrupt the business and will help society both to solve the astonishingly increasing traffic congestion issue, and to shift to an environmentally sustainable solution. In particular, the research question of this work aims at solving the problem of the optimal location for the so called “vertiports”, namely the infrastructure needed to be designed and built in the urban environment. The problem is to find an effective way to easily obtain a starting point to work on, when dealing with this topic. Exploiting the HLP optimization problem as a reference approach, the goal has been to adapt HLP to the specific UAM service, refining the mathematical structure behind. The work will be structured like this: after an initial introduction in Chapter 1 of what UAM is, how is the current state of the art regarding aircraft, technologies and architectural design, the focus will go on the specific HLP problem and how it can be designed for a specific service, namely, an Airport Shuttling Service in the city of Chicago. In fact, based on existing literature, from Chapter 2 on the Methodology will be explained in detail, showing results and how the initial model has been improved and refined. Different comparisons and results will be showed then in Chapter 5, focusing on how the model works and change in different situations considered

l tema di ricerca affrontato in questo lavoro `e la mobilita aerea urbana (UAM). Negli ultimi anni, diversi miglioramenti e sempre maggior attenzioni sono state concentrate su questo settore, sostenendo e affermando che il concetto di convertire la mobilita urbana dal trasporto terrestre tradizionale a quello aereo a bassa quota, cambierà drasticamente il mercato delle autovetture e dei trasporti. In particolare, il quesito di ricerca di questo lavoro mira a risolvere il problema della localizzazione ottimale dei cosiddetti "vertiport", ovvero delle infrastrutture che devono essere progettate e costruite nell’ambiente urbano per permettere l’adempimento del servizioe lo svolgimento delle operazioni da parte dei velivoli. Il problema `e trovare un modo efficace per ottenere facilmente un punto di partenza su cui lavorare, quando si affronta questo argomento. Sfruttando il concetto di ’Hub Location Problem (HLP), come modello di riferimento, l’obiettivo `e quello di adattare la modellizzazione allo specifico servizio UAM, affinando la struttura matematica di base. Il lavoro sarà strutturato in questo modo: dopo un’introduzione iniziale nel Capitolo 1 su cosa sia l’UAM, sullo stato attuale dell’arte per quanto riguarda gli aeromobili, le tecnologie e il design dell’ecosistema, l’attenzione si concentrerà sul problema HLP specifico e su come possa essere progettato per un servizio particolare, ovvero un servizio di navetta aeroportuale nella città di Chicago. Infatti, sulla base della letteratura esistente, dal Capitolo 2 in poi la metodologia sarà spiegata in dettaglio, mostrando i risultati e come il modello iniziale è stato migliorato e perfezionato. Nel Capitolo 5 verranno poi mostrati diversi confronti e risultati, concentrandosi su come il modello si comporta e cambia nelle diverse configurazioni e considerate e a seguito delle modifiche apportate.