Design of Degital-Twin of Air Transport System for Environment-friendly Flights and Disaster Response

航空运输系统数字孪生环境友好型飞行与救灾设计

• 批准号: 22H01608
• 负责人: 平田 輝満
• 金额: $ 6.74万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01608/
• 关键词: 航空交通システム; デジタルツイン; 軌道予測; CO2削減; 耐災害性; 飛行経路; 軌道最適化; インシデント対応; 航空交通システム; デジタルツイン; 軌道予測; CO2削減; 耐災害性; 飛行経路; 軌道最適化; インシデント対応

本研究では航空交通システム（ATS)からのCO2排出削減を主とした環境性向上と災害等のインシデントに対する耐災害性向上を目的とし，今年度はまず，我が国の航空交通システムにおける新たなデジタル化方策の最新状況を把握および意見交換し，航空機運航に関わる管制システムや空港インフラなどのエアサイド，ターミナルビルなどのランドサイドにおける情報共有と運用への活用の面で課題抽出を行った．次にATSからのCO2排出量の実績と削減ポテンシャルの推計に関して，飛行軌跡データから国内航空ネットワークにおけるCO2排出削減ポテンシャルを飛行経路短縮の視点から簡易に推計をし，現実の空域・経路制約におけるポテンシャルと制約なしの最大ポテンシャルについて定量的に把握した．また，気象データと機体性能モデル等を統合利用し，実際の飛行軌跡から各便の燃料消費量とCO2排出量を推計し，軌道最適化等の面からその削減ポテンシャルの推計方法を検討し，代表的な路線において東西風などの風況の面からCO2削減と所要時間増加のトレードオフ関係について分析し，社会的な許容可能性について考察を行った．また，各路線での輸送旅客需要を前提にCO2最小化のための機材便数選択の最適化を行い，航空市場面からのCO2排出削減ポテンシャルについても推計を行った．また，戦略的な航空交通流管理としてのゆっくり到着管理の運用概念や基礎的なモデルフレームワークについて検討，開発を行い，モデル性能について初期的な検証を行った．災害インシデントに対しては大規模噴火時等における航空機避難問題の現状と課題を整理し，国内空港の駐機容量面についてシミュレーション分析を行い，駐機方法の柔軟化の効果，需給の過不足について把握，また被災地での情報提供・情報収集についても検討を行った．

这项研究旨在改善环境绩效，主要减少空中交通系统（ATS）的二氧化碳排放，并改善抵抗灾难和其他事件的灾难。今年，我们首先就日本空中交通系统中新的数字化措施的最新状态掌握并交换了意见，并就陆地范围内的信息共享和利用（例如空军控制系统和机场基础设施以及终端建筑物）提取了问题。接下来，关于来自ATS的CO2排放的实际结果以及降低潜力的估计，我们只是从缩短飞行路径的角度缩短飞行路径的角度估计了国内航空网络中的二氧化碳排放量减少潜力，并定量地掌握了实际空域和路线约束的潜在潜力，而没有约束。此外，我们集成了天气数据和飞机绩效模型，以估算每次飞行轨迹的燃料消耗和二氧化碳排放，并检查了估算轨迹优化的减少潜力的方法，并分析了CO2减少和减少的权衡关系，以及在典型社会途径上的风条件（例如，在风条件下的旅行时间）增加的旅行时间，并分析了社会可接受的途径。此外，根据每条路线上对运输乘客的需求，对飞机航班的选择进行了优化以最大程度地减少CO2，并估计了航空市场减少CO2排放的潜力。我们还研究并开发了缓慢到达管理作为战略性空中交通流量管理和基本模型框架的操作概念，并最初验证了模型性能。为了应对灾难事件，我们在大规模爆发期间组织了当前状态和飞机撤离问题的问题，对国内机场的停车容量进行了模拟分析，并检查了灵活的停车方法的影响，供应和需求中的过剩和短缺，还考虑了在受影响地区提供信息和收集信息。