05M2013 - E-MOTION, Flugroutenoptimierung unter Freeflight-Bedingungen. Teilprojekt 2

Description: Derzeit fliegen die großen Passagier-und Frachtflugzeuge nicht völlig frei durch den dreidimensionalen Raum. Die Routen folgen einem rund um den Globus liegenden imaginären Luftstraßennetz (air travel network, ATN). Das Abfliegen von ATN-Routen hat den Nachteil, dass manchmal von der best-möglichen Route abgewichen werden muss, was zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt. Eine recht neue Idee, die dadurch entstehenden Kosten und Umweltbelastungen zu reduzieren, ist die Wahl von Freeflight-Routen, die sich nicht an vorgegebenen ATN-Routen orientieren. Allerdings sind die kürzesten (Großkreis-) Verbindungen nicht unbedingt die besten. Die Haupthindernisse sind gesperrte Lufträume, Witterungsbedingungen (Wind, Temperatur), pro Nation variierende Überflugkosten und weitere Sicherheitsvorschriften (ETOPS). Um eine unter diesen Randbedingungen optimale Flugbahn zu berechnen, formulieren wir das Problem als diskret-kontinuierliches Optimierungsproblem. Wir diskretisieren die Newton'schen Bewegungsgleichungen und suchen mit Hilfe von gemischt-ganzzahligen linearen Löser nach optimalen Trajektorien.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Flugkraftstoff ? Kraftstoffverbrauch ? Verkehrsweg ? Wind ? Geoinformation ? Umweltschadenskosten ? Berechnungsverfahren ? Güterverkehr ? Luftverkehr ? Mathematisches Modell ? Personenverkehr ? Planungsmethode ? Trajektorie ? Energieeffizienz ? Nachhaltiger Verkehr ? Ballungsraum ? Mathematische Methode ? Sicherheitsvorschrift ? Umweltverträglichkeit ? Wetter ? Verkehrsträger ? Effizienzsteigerung ? Brennstoffeinsparung ? Flugroutenplanung ? Flugstrecke ? Freeflight-Bedingung ? Optimierungsmodell ? Tourenplanung ? Transportsystemplanung ? Verkehrsoptimierung ? Zeitverlauf ?

Region: Hamburg

Bounding boxes: 9.99302° .. 9.99302° x 53.55073° .. 53.55073°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (Geldgeber*in)
• Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Supply Chain Services SCS (Mitwirkende)
• Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB), Bereich Diskrete Mathematik, Abteilung Optimierung (Mitwirkende)
• Lufthansa Systems (Mitwirkende)
• Technische Universität Braunschweig, Institut für Mathematische Optimierung (Mitwirkende)
• Technische Universität Chemnitz, Fakultät für Mathematik, Professur Algorithmische und Diskrete Mathematik (Mitwirkende)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Wirtschaftsmathematik (Mitwirkende)
• Universität Hamburg, Professur für Angewandte Mathematik (Betreiber*in)

Time ranges: 2013-07-01 - 2016-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: 05M2013 - E-Motion: Optimization of Flight Routes under Free-Flight-Conditions - Sub-project 2
  Description: Currently large passenger and cargo airplanes cannot fly freely through the three-dimensional space. Their routes have to follow the air traffic network (ATN), which is an imaginary road network around the globe. Following the ATN routes has the disadvantage that sometimes detours from the best-possible routes have to be taken, which leads to a higher-than-necessary fuel consumption. A relatively new idea to reduce these cost and environmental burden is to change to free flight routes that do not follow given ATN routes any longer. However, airplanes cannot always follow the direct line of sight. The main obstacles are restricted airspaces, weather conditions (wind, temperature), varying per-nation overflight costs, and further safety regulations (ETOPS). In order to compute optimal flight trajectories we formulate the problem as discrete-continuous optimization problem. We discretize the equations of motion and apply mixed-integer linear solvers for its numerical solution. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1048741

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://www.tib.eu/de/filter/?repno=05M13GBA (Webseite)

Status

Aktiv

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