Like Uber or Like Buses? Economic Feasibility Analysis of UAM for Airport Access

तकनीकी सारांश: हवाई अड्डे तक पहुँच के लिए UAM का आर्थिक व्यवहार्यता विश्लेषण

समस्या विवरण
यह शोध पत्र विशेष रूप से हवाई अड्डे तक पहुँच के लिए अर्बन एयर मोबिलिटी (UAM) के परिचालन प्रतिमान (operational paradigm) और आर्थिक व्यवहार्यता को संबोधित करता है। एक केंद्रीय अनिश्चितता बनी हुई है कि क्या UAM एक पारंपरिक निर्धारित पारगमन सेवा (निश्चित मूल्य निर्धारण, निश्चित समय सारणी) के रूप में कार्य करेगा या एक ट्रांसपोर्टेशन नेटवर्क कंपनी (TNC) मॉडल के रूप में, जिसकी विशेषता गतिशील आपूर्ति-मांग मिलान और परिवर्तनशील मूल्य निर्धारण है। लेखक तर्क देते हैं कि इस प्रतिमान का चयन नियामक निर्णयों, यातायात प्रबंधन और आर्थिक व्यवहार्यता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। मुख्य चुनौती मूल्य निर्धारण (राजस्व) और बेड़ा शेड्यूलिंग (लागत) को एक साथ अनुकूलित करके UAM की आर्थिक व्यवहार्यता का व्यवस्थित रूप से मूल्यांकन करना है, जो एक ऐसा अंतराल है जिसे मौजूदा साहित्य में पहचाना गया है जहाँ इन कारकों को अक्सर अलग-अलग माना जाता है।

कार्यप्रणाली
लेखक LAX हवाई अड्डा एक्सेस बाजार का विश्लेषण करने के लिए एक दो-चरणीय अनुकूलन ढांचे (two-stage optimization framework) का प्रस्ताव करते हैं:

1. चरण 1: संयुक्त-आपूर्ति-मांग परिवर्तनशील मूल्य निर्धारण समस्या

   • उद्देश्य: यह सुनिश्चित करते हुए UAM के लिए लाभ अधिकतम करने वाले किराए और बाजार हिस्सेदारी को निर्धारित करना कि बेड़ा क्षमता परिणामी मांग को पूरा कर सके।
   • मॉडल: समस्या को एक बाइनरी लॉजिट मॉडल के रूप में तैयार किया गया है जहाँ यात्री यात्रा समय और किराए के आधार पर UAMA और TNCs के बीच चयन करते हैं। उपयोगिता फलन (utility function) यात्रा समय के लाभ और समय के मूल्य को शामिल करता है।
   • कपलिंग (Coupling): मॉडल मूल्य निर्धारण को बेड़ा शेड्यूलिंग के साथ जोड़ता है। यात्रा समय को एक निर्णय चर (decision variable) के रूप में माना जाता है जो निर्धारित उड़ानों की संख्या और वर्टीपोर्ट्स पर प्रतीक्षा समय पर निर्भर करता है (जिसे नेटवर्क फ्लो फॉर्मूलेशन के माध्यम से मॉडल किया गया है)।
   • अनुकूलन: उद्देश्य राजस्व और परिचालन लागत (राजस्व और पुनर्रचना/repositioning उड़ानों सहित) के बीच के अंतर को अधिकतम करना है, जो स्थानिक-कालिक मूल-गंतव्य (OD) जोड़ों के लिए इष्टतम किराए ($r_i$) और बाजार हिस्सेदारी ($\theta_i$) के लिए समाधान करता है।

2. चरण 2: गैर-रेखीय चार्जिंग समय के साथ इलेक्ट्रिक अर्बन एयर मोबिलिटी व्हीकल रूटिंग प्रॉब्लम (eUAMVRP-NL)

   • इनपुट: चरण 1 से प्राप्त यात्री आगमन दर और किराया।
   • उद्देश्य: एक सजातीय बेड़े के लिए विस्तृत, व्यवहार्य उड़ान कार्यक्रम तैयार करना, जिसमें राजस्व उड़ानें, पुनर्रचना उड़ानें और चार्जिंग शेड्यूल शामिल हैं।
   • प्रमुख विशेषताएं: मॉडल गैर-रेखीय बैटरी चार्जिंग विशेषताओं (जहाँ स्टेट ऑफ चार्ज बढ़ने के साथ चार्जिंग गति कम हो जाती है) को ध्यान में रखता है और समय को अनुकूलित करने के लिए पुनर्रचना उड़ानों से पहले और बाद में चार्जिंग की अनुमति देता है।
   • आउटपुट: परिचालन मेट्रिक्स जैसे लोड फैक्टर, विमान घंटे, तय की गई मील, और निहित बुनियादी ढांचा आवश्यकताएं (चार्जर और वर्टीपोर्ट पैड की संख्या)। इन मेट्रिक्स का उपयोग पूंजीगत व्यय (CapEx) और परिचालन व्यय (OPEX) की गणना करने के लिए किया जाता है।

केस स्टडी सेटअप
इस ढांचे को लॉस एंजिल्स इंटरनेशनल एयरपोर्ट (LAX) के केंद्र में एक आठ-स्पोक स्टार नेटवर्क पर लागू किया गया है, जो प्रमुख महानगरीय क्षेत्रों (जैसे डाउनटाउन LA, हॉलीवुड, अनाहेम) से जुड़ता है। अध्ययन निम्नलिखित का उपयोग करता है:

• मांग डेटा: 2019 LAWA यात्री सर्वेक्षणों और TNC उपयोग सांख्यिकी से प्राप्त।
• यात्रा समय: जमीनी यात्रा समय (TNC) Google Maps API से लिया गया है, जबकि UAM उड़ान समय का अनुकरण Vertisim का उपयोग करके किया गया है।
• लागत पैरामीटर: इसमें ऊर्जा, पायलट, रखरखाव, बीमा, बैटरी प्रतिस्थापन और वर्टीपोर्ट संचालन लागत शामिल है, जिसमें Lucid Air बैटरी डेटा पर आधारित गैर-रेखीय चार्जिंग मॉडल पर विशेष ध्यान दिया गया है।

प्रमुख परिणाम

• परिवर्तनशील मूल्य निर्धारण की श्रेष्ठता: अध्ययन पाता है कि एक परिवर्तनशील मूल्य निर्धारण नीति (TNC-जैसी) निश्चित मूल्य निर्धारण योजना ($3/मील) की तुलना में दैनिक परिचालन लाभ को **137.4$51,700 से बढ़कर ~$122,700 प्रति दिन हो जाता है।
• राजस्व बनाम लागत गतिशीलता: लाभ में वृद्धि राजस्व में 50% की वृद्धि और प्रति उपलब्ध सीट मील (CASM) में 15% की कमी द्वारा संचालित है।
• स्टेज की लंबाई की अर्थव्यवस्था (Economies of Stage Length): परिवर्तनशील मूल्य निर्धारण मांग को लंबे OD जोड़ों (जैसे अनाहेम) की ओर स्थानांतरित करता है। लंबी उड़ानें विमानों को कुशल क्रूज चरणों में अधिक समय बिताने और ट्रांजिशन/ग्राउंड ऑपरेशंस में कम समय बिताने की अनुमति देती हैं, जिससे प्रति मील ऊर्जा और पायलट लागत में काफी कमी आती है।
• परिचालन मेट्रिक्स: परिवर्तनशील मूल्य निर्धारण के तहत, बेड़ा कम यात्रियों (2,797 बनाम 3,837) की सेवा करता है लेकिन प्रति विमान घंटे अधिक राजस्व ($560 बनाम$344) उत्पन्न करता है। लोड फैक्टर कम हो जाता है (67.1% बनाम 80.0%), जो उच्च-उपज, लंबी उड़ानों के बजाय उच्च-आय वाले मार्गों की ओर बदलाव का संकेत देता है।
• बेड़ा आकार: आंतरिक प्रतिफल दर (IRR) 50 विमानों के बेड़े के आकार पर चरम पर होती है। जबकि बड़े बेड़े कुल लाभ बढ़ाते हैं, वे बड़े वर्टीपोर्ट्स के लिए बढ़े हुए CapEx के कारण घटते प्रतिफल का सामना करते हैं।
• वित्तीय व्यवहार्यता: परिवर्तनशील मूल्य निर्धारण पूंजी लागत के लिए डिस्काउंटेड पेबैक अवधि को 5 वर्ष से घटाकर 3 वर्ष कर देता है।

महत्व और दावे
यह शोध पत्र दावा करता है कि हवाई अड्डा एक्सेस बाजार में UAM ऑपरेटर पारंपरिक पारगमन मॉडलों के बजाय TNC-जैसे प्रबंधन रणनीतियों को अपनाकर सफल होने के लिए बेहतर स्थिति में हैं। यात्रा के समय के लाभ को कैप्चर करने के लिए गतिशील रूप से मूल्य निर्धारण को समायोजित करने की क्षमता लाभप्रदता के लिए महत्वपूर्ण है। लेखक का कहना है कि विमानन में देखी जाने वाली "स्टेज की लंबाई की अर्थव्यवस्था" (economies of stage length) UAM पर भी लागू होती है, जहाँ लंबी उड़ानें कम इकाई लागत प्रदान करती हैं। इसके अलावा, अध्ययन दर्शाता है कि आर्थिक व्यवहार्यता का सटीक मूल्यांकन करने के लिए मूल्य निर्धारण और शेड्यूलिंग को एकीकृत करने वाला दो-चरणीय ढांचा आवश्यक है, क्योंकि निश्चित मूल्य निर्धारण मॉडल संभावित लाभ को कम आंक सकते हैं और बेड़े के संसाधनों का गलत आवंटन कर सकते हैं। लेखक निष्कर्ष निकालते हैं कि हवाई अड्डा एक्सेस बाजार UAM के लिए एक आशाजनक प्रारंभिक-चरण अनुप्रयोग है, बशर्ते ऑपरेटर यात्रा समय के लाभ और परिचालन लागतों के बीच के ट्रेड-ऑफ को प्रबंधित करने के लिए गतिशील मूल्य निर्धारण और कुशल बेड़ा शेड्यूलिंग का लाभ उठा सकें।