A multi-objective optimization framework for integrating drone-based urban air mobility with ground logistics networks: toward sustainable and resilient last-mile delivery

环境科学 持续性 环境规划 计算机科学 钥匙(锁) 工作(物理) 运输工程 工程类 空气污染 弹性(材料科学) 土木工程 风险分析(工程)
作者
Javad Javanmardnezhad,Majid Mehrabi Delshad,Farshad Kaveh,Nasim Jafarnejad,مجید طولابی
出处
期刊:Results in control and optimization [Elsevier BV]
卷期号:24: 100800-100800
标识
DOI:10.1016/j.rico.2026.100800
摘要

Rising urban population growth, congestion, and emissions pressures motivate urban air mobility (UAM) as a three-dimensional complement to ground logistics. This paper develops MO-UAMLN, a multi-objective mixed-integer linear program that jointly minimizes cost and emissions and maximizes disruption resilience for an integrated drone-ground vehicle network with vertiport infrastructure, solved via a novel Deep Reinforcement Learning-enhanced NSGA-III (DRL-NSGA-III) algorithm. In a Tehran case study (150 nodes, three distribution centers, eight vertiports), the integrated strategy cuts cost by 18.7% and emissions by 34.2% and raises expected disruption coverage to 88.0% versus single-mode baselines; DRL-NSGA-III significantly outperforms NSGA-II, NSGA-III, and MOEA/D (Holm-Bonferroni corrected p < 0.05, large effect sizes), and battery capacity, vertiport throughput, and demand density emerge as the dominant performance drivers. These results indicate that resilience arises from modal complementarity rather than redundant capacity, offering differentiated investment guidance for operators, planners, and policymakers. Findings rest on a single metropolitan case study and stylized assumptions, so generalization to other cities and real deployment conditions requires further validation.
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