ללא רמזורים בשמיים

פרופ’ ג’אק חדאד

כאשר אנו חושבים על תחבורה אנו מתארים לעצמנו תכנון סבוך של כבישים ומחלפים, אמצעי בקרת זרימה כגון רמזורים או מעגלי תנועה, וכן תנועה חופשית או גדושה בפקקים כתלות בתשתית התחבורתית אל מול הדרישה לכלי רכב רבים הנעים בכביש. בעוד אנו נאבקים כיום למצוא פתרונות חכמים ויצירתיים לשיפור התחבורה המסורתית, התקדמויות טכנולוגיות ומסחריות מהתקופה האחרונה מצביעות על כך שאנו צפויים לראות מספר הולך וגדל של כלים אוויריים טסים בשמי ערינו – כלים מאוישים הנשלטים מרחוק או אוטונומיים לחלוטין. עובדה זו מציבה אתגר חדש בעולם התחבורה: כיצד לאפשר להמוני כלים אוויריים לטוס במרחב בטוח, הוגן, מבוקר ויעיל באוויר העירוני?

הצצה ראשונה לעולם זה ניתן לראות כבר עכשיו במחקרים הנערכים בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון על ידי פרופ’ ג’אק חדד וקבוצת המחקר שלו – T-SMART. החוקרים מביטים בעין בוחנת על ההתנהגות של להק כלי רכב אוויריים ומתכננים ארכיטקטורה חדשה לתנועת הכלים, שתמצה את תנועת כלי הרכב האוויריים באופן גלובלי – כלומר תביא לזרימה מקסימלית של כלים במרחב הנתון. במאמר בכתב העת  Transportation Research Part C הם מראים ארכיטקטורה אפשרית שתאפשר ליצור מרחבים מבוקרים שבהם הכלים יוכלו להתנהג באופן אוטונומי לחלוטין, אולם בין מרחב למרחב תהיה בקרה יזומה על מעבר זרימת הרכבים שתאפשר צמצום של תופעות כמו גודש כלי רכב (“פקק”) וחסימה של מרחבים.

ד”ר בוריס מירקין

אף שכלים אוויריים קיימים שנים רבות, הכלים האוויריים הנבנים בשנים האחרונות הם הרבה יותר קטנים, איטיים יחסית ומאופיינים ביכולת לבצע תמרונים שונים כגון המראה אנכית, ריחוף מעל נקודה ספציפית וסיבוב ברדיוס אפסי. כל אלה מתאימים לתחבורה בסביבה אורבנית ולמשימות כגון הסעה של אוכל, מצרכים ואפילו אנשים ברחבי העיר. בשל כך אנו עדים לגדילה מואצת במספר הכלים האוויריים במרחב האורבני.

כדי לבנות תשתית שתתמוך בדרישה גבוהה לכלים אוויריים אורבניים לא ניתן להסתמך על פעילות אנושית של הקצאת מסלולי טיסה מוגדרים מראש ופיקוח עליהם – בעיקר בשל בעיות של ריכוזיות וזמני אישורים ארוכים מידי. הארכיטקטורה המוצעת מאפשרת בקרת התנגשות מבוזרת מקומית בין כלי רכב תוך בקרת זרימה בין מרחבים שונים ואפילו שכבות גובה שונות כדי למנוע גודש רכבים. סוג כזה של בקרה נקרא בקרה היקפית – Perimeter Control.

יזן ספדי

כפיר עשור

קבוצת T-SMART (Technion Smart Mobility and Robust Transportation) מתמחה בחקר התחבורה החכמה ובבקרה בשיטות חדשניות. החוקרים הראו כי על אף שהתנועה של כלי רכב אוויריים במרחב העתידי היא תלת-ממדית, אפשר לתאר מערכת מרובת כלים באופן דומה לצורה בה מתארים תחבורה קרקעית – כלומר קיים קשר בין צפיפות הכלים במרחב כלשהו לבין הזרימה במערכת (מספר כלי רכב המגיעים אל היעד). קשר זה מהווה מוטיבציה מרכזית לנסות שיטות בקרה מעולם התחבורה הקרקעית לעולם התחבורה האווירית, למשל בקרה היקפית שתוארה לעיל. במאמר שפורסם בכתב העת Transportation Research Part C פותח מנגנון משוב בקרה אדפטיבי המתמודד עם השהיות תקשורת ואתגרים טכניים צפויים, זאת תוך מזעור של שינוי מדיניות הזרימה בין אזורים ככל האפשר.

מחקרים אחרים בקבוצה בוחנים באופן השוואתי כיצד ניתן ליישם ארכיטקטורות מבוססות נתיבים אוויריים או ללא נתיבים כלל, תוך בקרה היקפית ריכוזית ומבוזרת, התחשבות בהשפעות של מנגנוני מניעת התנגשות של כלים ספציפיים על הזרימה של כלל התחבורה וכן פיתוח של סימולציית זמן-אמת מקצה לקצה לבחינת אפקטיביות שיטות הבקרה על תרחישים שונים של מרחבים בעלי מאפיינים שונים.

מחקרים פורצי דרך אלה יאפשרו להבין את עקרונות הבסיס בתכנון של תשתית התחבורה האווירית האורבנית של העתיד הקרוב.

למאמר בכתב העת  Transportation Research Part C לחצו כאן