التحسين المقارن لأنظمة سيارات الأجرة الآلية الكهربائية (eRT) والطائرات الكهربائية غير المأهولة (eUAV)

طرق جديدة للتنقل داخل المدينة

تخيل طلب رحلة في مدينة مكتظة وأن أمامك خيارين: سيارة كهربائية ذاتية القيادة تنساب عبر المرور، أو طائرة كهربائية صغيرة ترفعك فوق الشوارع وتهبط على سطح مبنى قريب. تطرح هذه الدراسة سؤالاً بسيطاً لكنه ملح: تحت نفس القواعد والقيود، أي النظامين أكثر منطقية للمدن — سيارات الأجرة الكهربائية الأرضية الآلية أم الطائرات الكهربائية غير المأهولة المستخدمة كسيارات أجرة جوية — وما التنازلات بين زمن السفر والتكلفة الإجمالية؟

خياران مستقبليان للرحلات، ومدينة اختبار واحدة مشتركة

بنَى الباحثون إطار عمل موحَّدًا لتقييم كلا النظامين بشكل عادل، مستخدمين مدينة سيجونغ في كوريا الجنوبية كحالة اختبار. أدخلوا شبكات طرق واقعية، وسرعات مرورية لحظية، وطلبات ركاب مُولدة إحصائياً. لكل نظام، يقرر الإطار عدد المركبات المطلوبة، وعدد محطات الشحن السريع ومواقعها، وحجم البطاريات المطلوب. ثم يحاكي سنة من التشغيل لمئة راكب يومياً ويجمع كل ما يهم: التكلفة الإجمالية للمركبات، وبنية الشحن التحتية، والكهرباء، وزمن السفر الذي يختبره الركاب من لحظة الطلب حتى الوصول.

كيف تعمل سيارات الأجرة الآلية والطائرات حقاً

على الأرض، يُفترض أن سيارات الأجرة الكهربائية الآلية تعمل ذاتياً بالكامل. يتتبع نظام مركزي مواقعها، ومستويات بطارياتها، وطلبات الركاب باستمرار. تدور كل سيارة بين ثلاث حالات أساسية: التجوال أثناء الخمول، نقل راكب، أو التوجه إلى محطة شحن. عندما تنخفض بطاريتها، تُوجه إلى أقرب شاحن متاح؛ وعند ورود طلبات عبر تطبيق الهاتف الذكي، يخصص النظام السيارة التي يمكنها الوصول إلى الراكب بسرعة ولا تزال تملك طاقة كافية للوصول بعد ذلك إلى شاحن. تُعامل مواقع محطات الشحن، وعدد الشواحن، وقدرة الشحن كخيارات تصميمية تشكّل بشدة التكلفة وأوقات الانتظار.

ما الذي يتغير عندما تنتقل إلى الجو

يستخدم النظام الجوي مركبات كهربائية متعددة المراوح تنقل راكباً واحداً في كل مرة بين مبانٍ طويلة محددة سلفاً. هنا، يحدث وضع الخمول في محطات الشحن على أسطح المباني بدلاً من على طول الطرق. تصعد المركبات إلى ارتفاع طيران ثابت لتجنب العوائق، وتطير في مسارات شبه خطية، ثم تنزل إلى سطح آخر. وبما أن منصات الهبوط والإقلاع تحتل مساحة ويجب وضعها بعناية، فكل مرسَط (vertiport) أغلى من شاحن أرضي، وتحتاج كل طائرة إلى موضع شحن مخصص. يعتمد مدى الطيران حسّاسًا على الوزن والديناميكا الهوائية وسعة البطارية، لذلك يتضمن النموذج كيف أن البطاريات الأثقل توسع مخزون الطاقة وفي الوقت نفسه تزيد استهلاك الطاقة لكل كيلومتر.

موازنة كسب الوقت مقابل التكلفة الإجمالية

بهذا الإعداد، استخدم الفريق خوارزمية جينية — طريقة بحث مستوحاة من التطور — لإيجاد التصاميم الأرخص التي لا تزال تفي بأهداف زمنية محددة. لأهداف زمنية متساهلة نسبياً (حوالي 27–30 دقيقة من الباب إلى الباب)، تبدو أنظمة سيارات الأجرة الآلية المحسنة أرخص بكثير إجمالاً من الأنظمة الجوية، أساساً لأن الشواحن الأرضية والمركبات أقل تكلفة ويمكن مشاركتها بمرونة. لكن عندما تطالب المدن برحلات أسرع — مثلاً حوالي 21 دقيقة — ترتفع تكلفة النظام الأرضي بشدة: تحتاج إلى مركبات أكثر، وشواحن أكثر، وطاقة أكثر لمجابهة الازدحام وتقليل أوقات الانتظار، ولا يُعثر على تصميم أرضي feasible أدنى من نحو 21 دقيقة. بالمقابل، تنمو تكلفة النظام الجوي بشكل معتدل مع تشديد أهداف زمن السفر، لأن الطيران فوق المرور يقصر المسافة ويتجنب الاختناقات بشكل طبيعي. وتجد الدراسة أيضاً أنه رغم أن سيارات الأجرة الجوية تقدم أوقات سفر متوسطة أقصر بكثير، فإن أزمنة رحلاتها أكثر تبايناً، مع احتمال أعلى لتأخيرات طويلة، بينما تكون سيارات الأجرة الآلية أبطأ في المتوسط لكنها أكثر اتساقاً.

ماذا يعني هذا لمستقبل التنقل في المدن

لظروف الحياة اليومية حيث يمكن للناس تحمل رحلات أطول، تبدو سيارات الأجرة الكهربائية الآلية هي الخيار الاقتصادي العملي: فهي تستخدم الشوارع الموجودة، وتحتاج إلى محطات أقل وأرخص، وتستهلك طاقة أقل لكل كيلومتر. ومع ذلك، عندما تطالب المدن أو مسارات محددة برحلات سريعة جداً، يمكن لأنظمة الطائرات الكهربائية المصممة جيداً أن توفر سرعة لا تستطيع السيارات مجاراتها، بتكلفة إجمالية منافسة أو حتى أقل — شريطة أن تكون المدن مستعدة للاستثمار في بنية تحتية كثيفة على الأسطح. عموماً، تقترح الدراسة أن تنقض حركة التنقل الحضري المستقبلية لن تكون سباقاً يربح فيه أحد بأكمله بين العجلات والأجنحة. بدل ذلك، قد تتولى سيارات الأجرة الأرضية الآلية معظم الرحلات الروتينية بتكلفة وكفاءة، بينما تبرز الطائرات الكهربائية كطبقة ممتازة عالية السرعة للشبكة، خصوصاً حيث يكون الوقت ثميناً وتسمح قواعد الفضاء الجوي والسلامة.

الاستشهاد: Seo, H., Kim, S., Shin, B. et al. Comparative optimization of electric robo-taxi (eRT) and electric unmanned aerial vehicle (eUAV) systems. Sci Rep 16, 12617 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42843-y

الكلمات المفتاحية: سيارات الأجرة الآلية الكهربائية, التنقل الجوي الحضري, النقل المستقل, بنية تحتية للشحن, تحسين التنقل