什么是城市空中交通——交通規(guī)劃角度的思考

2024年熱詞

新質(zhì)生產(chǎn)力代表

——“低空經(jīng)濟(jì)”

你聽說過嗎？

早在2021年2月，“低空經(jīng)濟(jì)”已經(jīng)寫入《國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》。2023年底，中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出“打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟(jì)等若干戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”。2024年全國(guó)兩會(huì)，“積極打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟(jì)等新增長(zhǎng)引擎”寫入政府工作報(bào)告1?！暗涂战?jīng)濟(jì)”的熱度從國(guó)家到地方，從政府到企業(yè)，迅速擴(kuò)張，強(qiáng)勢(shì)蔓延。

**城市空中交通是我國(guó)低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心，也是一種新興的交通模式。**本文是城市空中交通系列文章的開篇，旨在從系統(tǒng)層面，站在交通規(guī)劃的角度，為大家勾勒出城市空中交通的基本輪廓，為后續(xù)深入了解城市空中交通發(fā)展布局奠定基礎(chǔ)。

新的突破口

上下班的路上

是不是總有一個(gè)聲音對(duì)你說：

前方擁堵

請(qǐng)?zhí)崆皽p速慢行……

多年來，城市交通擁堵一直是一個(gè)世界性的難題，是許多城市面臨的普遍挑戰(zhàn)。根據(jù)全球行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)TomTom公司發(fā)布的2023年交通指數(shù)報(bào)告，全球55個(gè)國(guó)家共387個(gè)調(diào)查城市中，均存在不同程度的交通擁堵情況。其中近半數(shù)的城市因交通擁堵引起的額外損失時(shí)間占比超過了30%2。

在我國(guó)超大城市中，除了道路交通擁堵問題，居民通勤還存在長(zhǎng)距離、長(zhǎng)時(shí)耗的負(fù)面現(xiàn)象。以北京市為例，根據(jù)《2023年度中國(guó)主要城市通勤監(jiān)測(cè)報(bào)告》，北京市60分鐘以上的極端通勤占比約28%，單程平均通勤距離長(zhǎng)達(dá)11.7km，單程平均通勤時(shí)耗約47min，平均通勤速度僅14.94km/h。除此之外，我國(guó)已進(jìn)入新型城鎮(zhèn)化階段，發(fā)展形態(tài)從單一城市轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘腥杭岸际腥?，居民主要的生產(chǎn)生活邊界擴(kuò)大，出行距離將進(jìn)一步增加。在此背景下，緩解交通擁堵、改善出行條件、提升出行服務(wù)水平依然是我國(guó)未來很長(zhǎng)時(shí)間要面臨的挑戰(zhàn)之一。

圖 1 道路交通擁堵示意圖（圖片來源：京報(bào)集團(tuán)記者 饒強(qiáng) 攝）

目前，優(yōu)化城市空間布局、發(fā)展公共交通、加強(qiáng)道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、優(yōu)化交通管理等被認(rèn)為是緩解擁堵的主要手段，但收效甚微。隨著工業(yè)及信息技術(shù)的快速發(fā)展，城市空中交通（Urban Air Mobility，簡(jiǎn)稱：UAM）的概念被再次提起并迅速成為社會(huì)各界關(guān)注的熱點(diǎn)。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，城市空中交通也被認(rèn)為是解決城市擁堵問題的又一個(gè)新的突破口。

百年演變

城市空中交通并非是一個(gè)全新的概念，在歷史上可以追溯到20世紀(jì)40年代。1947年到1971年，美國(guó)洛杉磯航空公司使用直升機(jī)在洛杉磯地區(qū)開展短途運(yùn)輸業(yè)務(wù)，主要運(yùn)送旅客和郵件，航線包括迪士尼樂園和洛杉磯國(guó)際機(jī)場(chǎng)之間，道路距離約57千米，如圖2。1953年到1979年，紐約航空公司使用直升機(jī)在曼哈頓地區(qū)和紐約市的三個(gè)主要機(jī)場(chǎng)（紐瓦克國(guó)際機(jī)場(chǎng)[EWR]、拉瓜迪亞機(jī)場(chǎng)[LGA]和約翰·肯尼迪國(guó)際機(jī)場(chǎng)[JFK]）之間運(yùn)送乘客，道路距離約15km-30km之間。該服務(wù)持續(xù)約20年的時(shí)間，最終均因?yàn)闄C(jī)械故障引起的事故而停止了運(yùn)營(yíng)。

圖 2 迪士尼樂園-洛杉磯國(guó)際機(jī)場(chǎng)道路距離示意圖（地圖截取時(shí)間點(diǎn)：2024.05.10）

圖 3 曼哈頓與紐瓦克國(guó)際機(jī)場(chǎng)（上），拉瓜迪亞機(jī)場(chǎng)（下） 道路距離示意圖（地圖截取時(shí)間點(diǎn)：2024.05.10）

從2000年至2014年，城市空中交通的概念得到進(jìn)一步發(fā)展，其中最具代表性的為PAV飛行器。2003年，時(shí)任NASA高級(jí)工程師的Moore提出了一種面向個(gè)人的飛行器（Personal Air Vehicles，簡(jiǎn)稱PAV）[1]。研究中將PAV定位為一種個(gè)人或家庭可承擔(dān)的（affordable）、門到門的（doo-to-door）、按需響應(yīng)(on-demand)的交通方式，可供人們?cè)诔鞘袃?nèi)部以及城市與鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間進(jìn)行短途出行。為了完成上述目標(biāo)，除了要大力發(fā)展飛行器制造技術(shù)，還需要考慮到其他特性，包括PAV的易操作性、低噪聲性、環(huán)境友好性等。Moore對(duì)于PAV的設(shè)想在當(dāng)時(shí)來講十分超前，然而在短短的20年間，很多想法正逐漸演變成現(xiàn)實(shí)。

2014年至今，UAM的運(yùn)載工具高速發(fā)展，其中無人機(jī)得到了廣泛應(yīng)用，利用無人機(jī)進(jìn)行航拍、表演、環(huán)境監(jiān)測(cè)、電影制作等已經(jīng)成為常態(tài)，無人機(jī)配送服務(wù)也正在推進(jìn)當(dāng)中。載人工具方面，電動(dòng)垂直起降飛行器（electric Vertical Take-off and Landing，簡(jiǎn)稱eVTOL）的成功面世掀起了載人低空飛行的浪潮。

縱觀UAM的發(fā)展歷程，城市空中交通從概念轉(zhuǎn)變?yōu)槁涞貞?yīng)用示范僅用了不到百年的時(shí)間，隨著新技術(shù)的發(fā)展，UAM將會(huì)煥發(fā)出新的活力，迎來蓬勃發(fā)展的時(shí)代。

概念辨析

目前針對(duì)城市空中交通的具體含義，美國(guó)國(guó)家航空航天局（簡(jiǎn)稱：NASA）給出了以下定義：城市空中交通是一種在城市地區(qū)，利用有人駕駛飛行器或者無人駕駛飛行器實(shí)現(xiàn)安全、高效運(yùn)輸?shù)目罩薪煌ㄟ\(yùn)輸模式（Urban Air Mobility is defined as safe and efficient air traffic operations in a metropolitan area for manned aircraft and unmanned aircraft systems）[2]。

從上述定義來看，城市空中交通有三個(gè)基本特征，一是交通運(yùn)載工具的特殊性；二是行駛空間在空域范圍，而非地面或地下；三是運(yùn)輸行為發(fā)生在城市內(nèi)。城市空中交通并不僅僅局限在客運(yùn)范疇，也包括貨物運(yùn)輸。

在相關(guān)概念上，**城市空中交通常常與先進(jìn)空中交通有所混淆，難以區(qū)分。**根據(jù)NASA的研究，先進(jìn)空中交通（Advanced Air Mobility，簡(jiǎn)稱：AAM）旨在將高度自動(dòng)化的飛行器安全高效地整合到國(guó)家空域系統(tǒng)，建立一個(gè)安全、自動(dòng)化、價(jià)格合理的客、貨運(yùn)空中交通體系，服務(wù)之前難以到達(dá)的城市和農(nóng)村地區(qū)3。相比而言，UAM與AAM的區(qū)別主要體現(xiàn)在兩方面，包括服務(wù)范圍和運(yùn)載能力。服務(wù)范圍上，AAM面向的運(yùn)輸范圍更大，包括城市、農(nóng)村、區(qū)域范圍等；UAM則主要面向城市。運(yùn)載能力上，AAM不僅涉及小型無人機(jī)，還包括大規(guī)模貨運(yùn)系統(tǒng)等；UAM以中低運(yùn)載能力為主?？梢哉fUAM是AAM在城市環(huán)境中的子系統(tǒng)，另一個(gè)子系統(tǒng)為區(qū)域空中交通（Regional Air Mobility，簡(jiǎn)稱：RAM）。

圖 4 UAM 與 AAM的關(guān)系示意圖

除此之外，有關(guān)學(xué)者也將UAM與地面交通和民航進(jìn)行了對(duì)比，從交通流、管控方式、服務(wù)范圍等角度分析了區(qū)別與聯(lián)系，詳細(xì)信息如下表。

表 1 UAM、地面交通與民航的區(qū)別與聯(lián)系[3]

主要構(gòu)成

一般而言，UAM的主要構(gòu)成部分包括：飛行空域、航路、運(yùn)載工具、基礎(chǔ)設(shè)施、導(dǎo)航與定位系統(tǒng)等。

飛行空域類似于道路交通的地上或地下空間，是城市空中交通運(yùn)行的主要區(qū)域。不同運(yùn)輸方式其允許使用的飛行空域范圍也會(huì)有所不同。2023年底，我國(guó)發(fā)布了《國(guó)家空域基礎(chǔ)分類方法》，為充分利用國(guó)家空域資源、規(guī)范空域劃設(shè)和管理使用提供了依據(jù)。目前頗受關(guān)注的低空飛行，其運(yùn)營(yíng)的空域邊界還處于研究階段，國(guó)內(nèi)外尚沒有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

航路相似于道路交通中的路徑。與道路交通不同的是，航路不依賴物理設(shè)施（如道路），而是更多地依賴數(shù)字化設(shè)施（如定位系統(tǒng)），具有更高的靈活性。航路的數(shù)量、密度、飛行高度、方向等特征直接影響到空中交通的安全性、運(yùn)營(yíng)效率、空域使用率等。

運(yùn)載工具是城市空中飛行的核心之一。UAM的運(yùn)載工具種類較多，無人機(jī)和eVTOL（電動(dòng)垂直起降飛行器）是目前最具應(yīng)用前景的兩類。由于城市中存在較多的限制因素，如高層建筑、高密度住宅、密集人群等，UAM運(yùn)載工具的標(biāo)準(zhǔn)也隨之提高。除了要保障安全外，還要求運(yùn)載工具能夠盡可能地降低噪聲、避免環(huán)境污染、減弱對(duì)地面物的影響。

本文所說的基礎(chǔ)設(shè)施是狹義的、具有實(shí)體的基礎(chǔ)設(shè)施，如起降場(chǎng)、能源補(bǔ)給站（如充換電站）、航空器機(jī)庫(kù)、應(yīng)急服務(wù)站等?；A(chǔ)設(shè)施既要滿足運(yùn)載工具正常運(yùn)轉(zhuǎn)的需求，也會(huì)作用于航路網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置。因此合理的基礎(chǔ)設(shè)施布局是UAM成功的關(guān)鍵要素之一。

實(shí)際案例

1

億航智能作為城市空中交通（UAM）的科技企業(yè)，在無人駕駛載人航空器領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展。2023年10月，中國(guó)民航局為億航EH216-S型無人駕駛航空器系統(tǒng)頒發(fā)了全球首個(gè)eVTOL航空器型號(hào)合格證，為億航智能在全球低空飛行領(lǐng)域的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。EH216-S型無人駕駛航空器最快飛行速度可達(dá)130公里/小時(shí)，續(xù)航時(shí)間為25分鐘，設(shè)計(jì)航程30公里。此外EH216-S充電速度極快，可在兩小時(shí)內(nèi)充滿，為遠(yuǎn)途出行提供保障。

億航智能EH216-S無人駕駛載人航空器在廣州九龍湖、合肥駱崗中央公園、深圳梅沙等地已進(jìn)行過商業(yè)載人飛行演示。2023年12月，億航智能與廣州開發(fā)區(qū)交投集團(tuán)簽署協(xié)議，EH216-S將投入九龍湖常態(tài)化運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目，更多空中觀光、物流應(yīng)用的飛行航線與運(yùn)營(yíng)點(diǎn)正在規(guī)劃當(dāng)中。除了載人運(yùn)輸外，億航智能還積極探索空中物流服務(wù)的應(yīng)用，通過利用無人駕駛航空器的優(yōu)勢(shì)，為城市提供快速、高效的空中配送服務(wù)。

圖 5 EH216自動(dòng)駕駛飛行器在珠海橫琴實(shí)現(xiàn)多機(jī)載客首飛(圖片來源：億航智能)

2

2024年2月，峰飛航空自主研制的5座eVTOL航空器“盛世龍”進(jìn)行了模擬飛行，成功完成了全球首條電動(dòng)垂直起降航空器跨?？绯强罩泻骄€（深圳-珠海）的首飛，原本單程2.5-3小時(shí)的地面車程在空中只需要20分鐘。

峰飛航空研制的V2000CG在2024年3月取得了中國(guó)民航局的合格證，是中國(guó)民航系統(tǒng)頒發(fā)的首個(gè)無人駕駛噸級(jí)eVTOL航空器型號(hào)合格證。2024年5月份，上海峰飛航空科技2噸級(jí)eVTOL電動(dòng)垂直起降航空器“凱瑞鷗”在阿聯(lián)酋完成海外首飛，飛行時(shí)長(zhǎng)41分鐘，飛行航程123公里。中東地區(qū)是峰飛eVTOL布局海外的重要市場(chǎng)之一，峰飛已先后與阿聯(lián)酋e&公司、阿聯(lián)酋獵鷹通航服務(wù)公司等企業(yè)達(dá)成合作意向，在中東地區(qū)就eVTOL技術(shù)落地和市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)展開一系列合作4。此外，峰飛航空科技也正式向日本AAM(先進(jìn)空中交通)先鋒運(yùn)營(yíng)商交付首架盛世龍，用于城市空中交通展示飛行，并全力推進(jìn)在2025年大阪世博會(huì)實(shí)現(xiàn)eVTOL演示飛行的目標(biāo)5。

圖 6 深圳蛇口郵輪母港——珠海九洲港碼頭“盛世龍”執(zhí)飛（圖片來源：峰飛航空科技）

3

2024年3月，小鵬匯天飛行汽車旅航者X2，從廣州天河區(qū)的天德廣場(chǎng)超甲級(jí)寫字樓群垂直起飛，通過自動(dòng)駕駛，順利完成城市CBD“天德廣場(chǎng)—廣州塔”的低空飛行。旅航者X2早在2022年10月，就取得迪拜民航局頒發(fā)的特許飛行證，并成功在迪拜舉行過全球首飛。2023年1月，旅航者X2正式獲得由我國(guó)民航監(jiān)管機(jī)構(gòu)頒發(fā)的特許飛行證，成為國(guó)內(nèi)正式提出申請(qǐng)，并成功獲頒的有人駕駛eVTOL產(chǎn)品6。

圖 7 小鵬匯天飛行汽車X2在迪拜完成海外公開首飛（圖片來源：小鵬汽車）

城市空中交通的一次次實(shí)踐就像是一連串?dāng)S地有聲的腳印，預(yù)示著新時(shí)代的腳步正緩緩走來。

注釋及參考文獻(xiàn)

1.https://www.gov.cn/yaowen/liebiao/202404/content_6943071.htm

2.https://www.tomtom.com/traffic-index/ranking/

3.https://www.faa.gov/air_traffic/publications/atpubs/aim_html/chap11_section_6.html

4.https://export.shobserver.com/baijiahao/html/746832.html

5.https://news.cnstock.com/news,bwkx-202404-5213300.htm

6.https://www.xiaopeng.com/news/company_news/4499.html2022

參考文獻(xiàn)
[1].Moore M D. Personal air vehicles: a rural/regional and intra-urban on-demand transportation system[J]. Journal of the American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), 2003, 2646: 1-20.

[2].Thipphavong D P, Apaza R, Barmore B, et al. Urban air mobility airspace integration concepts and considerations[C]//2018 Aviation Technology, Integration, and Operations Conference. 2018: 3676.

[3].廖小罕,屈文秋,徐晨晨,等.城市空中交通及其新型基礎(chǔ)設(shè)施低空公共航路研究綜述[J].航空學(xué)報(bào),2023,44(24):6-34.