أثر المركبات المستقلة على تصميم النقل البري في المطار

تطور النقل البري للمطار في عصر الاستقلال الذاتي

أما المركبات المستقلة ذاتياً فهي لم تعد تكنولوجيا للمضاربة؛ فهي تعيد تشكيل حركة التنقل عبر البيئات الحضرية والضواحي؛ وبالنسبة للمطارات التي تعمل كمراكز للتنقل ذاتياً وتعالج ملايين الركاب سنوياً، فإن إدماج المركبات الفضائية يمثل فرصة تحولية وتحدياً معقداً في التصميم، حيث إن نموذج النقل البري الحالي للمطار يقيد على المكوكات التي تحركها البشر، والهيكل الأساسي للسيارات.

فهم مستويات المركبات المستقلة ومطاراتها

ولا توجد جميع المركبات المستقلة ذاتياً على قدم المساواة، إذ أن جمعية المهندسين الآليين تحدد ستة مستويات من التشغيل الآلي للسيارات من المستوى صفر (لا آلية) إلى المستوى 5 (التشغيل الكامل في جميع الظروف) أما بالنسبة للنقل البري في المطارات، فإن أكثر الفئات أهمية هي المستوى 4 (التشغيل الآلي العالي في ظروف محددة) و[الإطار التشغيلي:2]

وتشمل الطلبات المقدمة في المطارات من أجل المركبات ذات الاستخدام المتعدد: إسقاط الركاب وشحنهم (إدارة أماكن العمل)، وقوف السيارات (المستودعات والاسترجاع)، والمكوكات المشتركة بين الأجل والداخلية، وتعبئة الموظفين، ونقل البضائع والأمتعة، والوصلات الهاتفية الأخيرة إلى مراكز العبور المجاورة أو مرافق السيارات المستأجرة، ويفرض كل استخدام احتياجات محددة من التصميم على بيئة المطارات الافتراضية، والعديد من هذه المركبات المصممة.

إعادة تصميم منفذ المطار للعمليات المستقلة

فالكبح في المطار الذي يضيق الطريق حيث تتوقف المركبات عن تحميل الركاب وتفريغهم، يمكن القول بأن أكثر الأماكن اكتظاظاً وفوضوية في أي مطار، مع تغير الديناميات بشكل كبير، وتتطلب المركبات التي يقودها الإنسان اهتماماً بالسائقين، وتغيير مسارها، وعدم التنبؤ به، ووقفها، على النقيض من ذلك، يمكن أن تنسق مع بعضها البعض ومع الهياكل الأساسية للمطارات من أجل تحقيق أقصى قدر من تدفق.

مناطق متوقفة من طراز AV

ومن بين التدخلات التصميمية الأولى إنشاء مراحيض منفصلة ماديا للمركبات المستقلة، وستكون هذه الممرات مجهزة بنظم اتصالات من المركبات إلى الهياكل الأساسية، مما يتيح للمتطوعين تلقي تعليمات آنية بشأن كيفية استخدام الخزينة، وكم من الوقت يمكن أن يمضي، وخلافا للكبح التقليدية، حيث يمكن توجيه السائقين الذين ينتظرون الركاب، فإن المركبات الفضائية المتجهة نحو الحد من المركبات الموجودة إلى الخارج.

التنسيق بين المسافرين

وبالنسبة للوافدين، كثيرا ما يدفع النموذج الحالي الركاب إلى الانتظار عند الرصيف، ومسح ركوبهم، مع سيارات الإسعاف، تسمح أجهزة التنسيق للسيارة بالسحب إلى خليج مرقم محدد في اللحظة المحددة التي يصل فيها الركاب، وهذا يتطلب إعادة تصميم مناطق انتظار المشاة، مجهزة جيدا، وموقعة جيدا، ومدمجة مع عروض رقمية تؤكد وصول الركاب من بعد، وتختبر بعض المطارات وصلات مستقلة

التداول الحرفي وتصميم المناهج المتعددة المستويات

ومع توسع المطارات، يضيف العديد من المستويات المتعددة للقادمين والمغادرين، ويمكن للمراقبين أن يجعلوا من الكبح المتعددة المستويات أكثر كفاءة عن طريق توجيه السيارات إلى أقل المستويات احتياجا استنادا إلى بيانات آنية، غير أن ذلك يتطلب وجود وصلة قوية للمصعد والمصعد، وعلامات واضحة للمسافرين، وإجراءات للهبوط في النظام، كما يجب أن يستوعب المسافرين الذين تقل قدرتهم على التنقل، بما يكفل إمكانية الوصول إلى مناطق التسرب المستقلة وآمنة.

عمليات وقوف السيارات والثقيلة الآلية

ويمثل موقف السيارات في المطار مصدرا هاما للإيرادات ولكنه يستهلك أيضا مساحات أرضية واسعة، وتتعهد المركبات المستقلة بتقليل البصمات من خلال مواقف السيارات المتحركة، وبدلا من قيام سائق بدورة في الفضاء، يمكن للمركب أن ينزل الركاب في المحطة ثم يتجه إلى هيكل مدمج رفيع الكثافة حيث لا يلزم وصول البشر إلى المرافعات، ويمكن لهذه الهياكل أن تزيل الممرات والصورات الآلية اللازمة لسائق.

انخفاض الطلب على متنزهات طويلة الأجل

فبخلاف الكثافة الهيكلية، يمكن أن تقلل المركبات المضادة للمركبات من الطلب العام على مواقف السيارات الطويلة الأجل، ويمكن أن تصبح الهاوية في الأساطيل المستقلة أرخص وأكثر ملاءمة من الملكية الشخصية للمركبات، وأن تتخلى الركاب عن مواقف المطارات بالكامل، ويجب أن تنظر المطارات التي تخطط لمرآب جديدة للسيارات في المرونة: فقد يلزم تحويل الهياكل المصممة اليوم إلى استخدامات أخرى - مثل السوقيات، أو التجزئة، أو مستودعات المركبات ذات الارتفاعى - مع عقد من تصميمات.

نظم استرجاع المركبات الآلية

بالنسبة للمطارات التي تحافظ على موقف السيارات، تسمح نظم الاسترجاع الآلي للمسافرين بطلب سيارتهم عبر تطبيق متنقل، مع نقل الطائرة من مركب السيارات المكبوت إلى منطقة ملتقطة معينة، مما يلغي الحاجة إلى أن يتذكر الركاب المكان الذي ركنوا فيه أو أن يقطعوا مسافات طويلة، والتكامل مع نظام إدارة مواقف السيارات في المطار أمر أساسي، ويجب أن تشمل التصميمات مناطق انتظار آمنة تخضع لمراقبة المناخ.

النقل المكوكي والمشترك بين المناطق

وتعتمد المطارات الكبيرة على حافلات المكوك أو ناقلات الناس للربط بين المحطات، وقوارب السيارات عن بعد، ومراكز سيارات الإيجار، ومقاطعات الفنادق، وهذه المكوكات هي مرشحات رئيسية للتشغيل الآلي لأنها تعمل على طرق ثابتة في بيئات خاضعة للمراقبة، ويجري بالفعل تجريب المكوك الكهربائية المستقلة في مطارات في سنغافورة، ومطار لندن هيثرو، ومطار لاس فيغاس ريران الدولي (العالمي).

تصميم الطرق وإدارة أسطول المركبات

ويجب تصميم طرق المكوك باستخدام مرشدين أو ممرات مكرّسة لضمان السلامة والقدرة على التنبؤ، وفي حين أن بعض المطارات لديها محركات مؤتمتة على نفق (مثلا، تامبا، دالاس/فورت وورث)، فإن المكوكات المستقلة ذات المستوى السطحي تحتاج إلى مكثفات متحركة ذاتية على حركة المرور مع الحد الأدنى من التفاعل مع المركبات التي يقودها الإنسان، ويمكن أن تكيف نماذج إدارة الأسطول الترددات على أساس سرعة الاستهلاك الحقيقي.

دمج الأمتعة

كما يمكن للمكوكات المستقلة أن تنقل الأمتعة بشكل منفصل، إما في الأعمدة المجزأة أو عن طريق حاملي الروبوتات الذين يتبعون الركاب إلى المحطة، مما له آثار على تصميم الدخول إلى المحطة، إذ قد لا يحتاج الركاب أبدا إلى معالجة الأمتعة من كبح إلى مقصورة الطائرات، ولذلك يجب أن ينظر تصميم النقل البري في منح نقل الأمتعة بصورة آمنة وآلية والتداخل مع نظام مناولة المطارات.

خبرة المسافرين وإمكانية الوصول

السيارات المستقلة يمكنها أن تعزز بشكل كبير من تجربة الركاب بتوفير التنقل الشخصي عند الطلب بدلاً من الانتظار في مكوك مشترك أو في مكافحته مع الأمتعة في سيارة أجرة، يمكن للركاب أن يستدعيوا سيارة (أي في) عبر التذاكر، ويتلقى تحديثات في الوقت الحقيقي، وحتى لو كانت المركبة مجهزة بـ (وي فاي) أو تشحن الموانئ أو مراقبة درجات الحرارة.

First and last Mile Connectivity

ويمكن للمكوكات المستقلة أن تربط المطارات بمحطات العبور القريبة والفنادق والمقاطعات التجارية، مما يقلل من الحاجة إلى سيارات خاصة، وقد تصبح المطارات في المدن المتوسطة الحجم منصات في شبكة إقليمية مستقلة للتنقل، ويتطلب تصميم هذه الاتصالات تخطيطا منسقا مع سلطات النقل البلدية، بما يكفل سلامة وضبط الطرقات المتحركة ووصلات النقل/المرور العابر، وربط بعض المطارات.

متطلبات الهياكل الأساسية والتكنولوجيا

ويستلزم نشر المركبات المضادة للمركبات على نطاق واسع استثمارا كبيرا في الهياكل الأساسية المادية والرقمية على السواء، وعلى المطارات أن تُثبت أجهزة استشعار (الإنفاق، والرادار، والكاميرات) في المقاطع الرئيسية، وإشارات المرور، وكبح المناطق التي تتيح للمشغلين ذوي القدرة العالية على تحديد المواقع وكشف الأجسام، كما أن نظم الاتصالات القصيرة المدى (DSRC) أو نماذج التبادل الرقمية للخلية V2X (C-Vim2X) تتيح إمكانية تبادل البيانات.

الهياكل الأساسية للنقل والطاقة

ويستخدم معظم طياري المطارات المركبات الكهربائية، وهذا يعني أن المطارات يجب أن تُقيم هياكل أساسية في مرآب السيارات، ومخازن المكوك، ومناطق كبح، وأن الشحنات غير المأخوذة في الرصيف في مخافر المكوك يمكن أن تتيح الفرصة للشحن أثناء فترات الإقامة، وأن احتياجات الحمولة الكهربائية كبيرة، وقد تحتاج المطارات إلى تحسين نظمها الفرعية وتخصيص معدات في مواقع الطاقة المتجددة.

أمن الفضاء الإلكتروني والإعادة إلى الوطن

ومع زيادة قابلية الوصل للتأثر، فإن شبكة النقل البري المستقلة للمطارات الإلكترونية هي هدف رئيسي، ويجب على المطارات أن تصمم بروتوكولات اتصال آمنة، وأن تصدق على سلامة البرمجيات، وأن تنفذ نظما للفشل يمكن أن تعود إلى العمليات اليدوية أو المتدهورة، وينبغي تصميم البنية التحتية المادية، مثل الحواجز والبوابات، بحيث تحتوي على مركبة فضائية تفقد الاتصالات، وتصبح اختبارات التغل المنتظم ومراجعة الحسابات الأمنية جزءا من دورة الحياة التصميمية.

اعتبارات السلامة والأمن والتنظيم

فالسلامة هي الشاغل الرئيسي لنشر المركبات في المطارات، وبينما تعد المركبات الجوية بتقليل الخطأ البشري - سبب معظم الاصطدامات - فهي أيضاً تستحدث أساليب فشل جديدة: العزلة المستشعرة، والحشرات البرمجية، والسلوك غير المتوقع في البيئات المختلطة، يجب أن يشمل تصميم النقل البري في المطار مناطق كبح جماحية :

فصل المركبات

وتمارس المركبات المستقلة أفضل ما في البيئات التي يمكن فيها التنبؤ بحركات المشاة، وتشمل استراتيجيات التصميم المشابك المشع، والمعابر المُشار إليها بتكامل V2I، والحواجز المادية التي تفصل الممرات المضادة للمركبات عن مسارات المشاة، وفي بعض التصميمات، تُغمر المراحيض أو ترتفع للقضاء على النزاعات العابرة، وينبغي للمطارات أيضا أن تنظر في إجراء إنذارات بالتشغيلات وقطعات ذاتية.

الامتثال التنظيمي

ويجب أن تبحر المطارات في مجموعة من الأنظمة الاتحادية والولاياتية والمحلية التي تنظم عمليات المركبات الجوية المضادة للطائرات، وفي الولايات المتحدة، بدأت إدارة الطيران الاتحادية بإصدار توجيهات بشأن إدماج المركبات المستقلة في المطارات، ولكن معظم القواعد لا تزال تخضع لإدارات الولايات في المركبات ومدونات المرور البلدية، وينبغي للمطارات التي تصمم للمواقع أن تكيف مع تطور الأنظمة، كما أن أطر المسؤولية تحتاج أيضا إلى توضيح: إذا كان نظام المركبات الآلية متورطا في حادث.

الآثار البيئية والاقتصادية

ومن أكثر الحجج إلحاحاً لاعتماد المركبات الفضائية في المطارات الفوائد البيئية، إذ تنتج المكوكات المستقلة للكهرباء انبعاثات من الكوكب الخالي من أي نوع، مما يقلل من تلوث الهواء في المناطق الطرفية وحولها، ويمكن أن يقلل أيضاً من انبعاثات غازات الدفيئة إذا كانت الكهرباء تأتي من مصادر متجددة، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للمراقبين أن يعملوا بتسريع متسارع وملامح متحركة، ويحسن كفاءة الطاقة مقارنة بالسائق بشرية.

ومن الناحية الاقتصادية، تعد شركة AVs بتحقيق وفورات تشغيلية من خلال خفض تكاليف العمل للمكوكات ووقوف السيارات في الخواتم وإدارة الأسطول، غير أن الاستثمار المباشر في الهياكل الأساسية يمكن أن يكون كبيرا، ويجب على المطارات أن تجري تحليلات للتكاليف والفوائد لا تقتصر على النفقات الرأسمالية فحسب، بل أيضا لأغراض الصيانة الطويلة الأجل، وتكاليف الكهرباء، والإيرادات المحتملة من الخدمات الجديدة (مثلا وصول أسطول المركبات المتطورة على أساس التسجيل) كما أن التحول إلى المركبات الفضائية المتجهة يمكن أن يحرر حاليا.

برامج التنفيذ العالمي الحقيقي والخطط الرائدة

العديد من المطارات في جميع أنحاء العالم تجري بالفعل اختبارات نقل أرضي مستقلة. London Heathrow Airport[FLT:]

ومن الأمثلة المفيدة على ذلك بوجه خاص Hathrow Ultra Pods]، الذي يعمل على مرشد مكرس لا يوجد فيه تفاعل مع حركة المرور الأخرى، ويزيل هذا التصميم مخاطر الاصطدام بالمركبات التي تحركها البشر، ويحد أيضا من الربط بين خطوط الاتصال وطريق واحد، وقد تجمع المطارات المقبلة بين مرشدين مكرسين ومناطق متداخلة لتحقيق المرونة اللازمة للنقل البري الشامل.

الاتجاهات والاستنتاجات المستقبلية

The timeline for full integration of autonomous vehicles into airport ground transportation is uncertain, but the direction is clear. Within the next decade, we can expect Level 4 shuttles to become common on airport campuses, followed by widespread deployment of autonomous ride-hailing fleets by the 2030s. Airports are increasingly including AV-ready elements in master plans: modular curbs, conduit for V2I sensors, expanded charging infrastructure

بيد أن الطريق إلى الأمام يتطلب التعاون عبر العديد من التخصصات: مخططو المطارات، والمهندسون المدنيون، ومصنعو السيارات، ومطورو البرمجيات، ومنظمو الخدمات، ويجب أن يكون تصميم النقل البري للمطارات قائماً على المبادرة بدلاً من أن يكون تفاعلياً، وبفهم قدرات وحدود المركبات المستقلة، وبتصميم نظم مرنة وقابلة للتوسع يمكن أن تتطور مع التكنولوجيا، يمكن للمطارات أن تتحول من نقاط الاحتراق إلى نماذج تتسم بالكفاءة والاستدامة وقابلية في التنقل.

For further reading on AV readiness in airport planning, see the ]FAA Airport Planning and Design Guidance, the Airport World article on AV implementation], and the SAE International standard J3016 for driving functioning automatic[6]