规划问道

低空经济④丨低空交通的内涵解析与发展策略

发展低空经济是当前从国家到地方构建新质生产力、打造经济社会发展新动能、新优势、新引擎的重要举措。而低空交通作为支撑低空经济发展的核心要素,同时也是未来城市综合交通体系中的重要方式之一,迫切需要进一步明确其内涵及其在城市综合交通体系中的定位,并提出相应的发展思路与策略,从而促进城市交通和低空经济的健康可持续发展。



01

低空交通的内涵解析

 ① 低空交通的内涵 

低空交通是指在真高1000米以下的空域中,通过各种航空器进行的交通运输活动。这一领域涵盖了多种类型的飞行器,包括但不限于固定翼飞机、直升机、无人机等,它们被用于商业、军事、救援等各种各样的飞行活动。


具体来说,低空交通系统由以下几个关键部分组成:

空域

这是低空交通活动发生的主要场所,通常指的是地面或水面以上1000米以内的空间,根据不同地区的特点和实际需要,这一范围可延伸至3000米。


飞行器

这是低空交通的主要参与者,包括各种类型和大小的航空器,如微型、轻型、小型、中型和大型无人机,以及电动垂直起降(eVTOL)载人飞行器等。


地面设施

这些设施为低空交通提供必要的支持和服务,如机场、起降点、通信设施等。


空中交通管理系统

这是一个复杂的系统,负责监控和管理低空交通活动,确保飞行的安全和有序。


低空经济④丨低空交通的内涵解析与发展策略

/ 城市空中交通(来源:AI生成)


 ② 低空交通、通用航空与无人驾驶航空的关系 

根据前述定义,低空交通泛指在低空空域的一切交通运输活动,而通用航空则指的是民用航空运输中除民航公共运输之外的航空运输活动,无人驾驶航空则是指没有人驾驶的航空飞行活动。


三者之间的区别主要为:低空交通与通用航空的主要区别在于前者包括警用、海关、军用航空;低空交通与无人驾驶航空的主要区别在于前者包括有人驾驶航空;通用航空与无人驾驶航空的主要区别在于前者仅指民用航空且包含有人驾驶航空;三者的共同交集是通用无人驾驶航空。从某种意义上而言,我们可以将以燃油固定翼飞机、直升机为代表的通用航空运输活动称为传统通用航空,以电动化、智能化的无人机、eVTOL为代表的无人驾驶航空运输活动称为新型通用航空


低空经济④丨低空交通的内涵解析与发展策略

/ 低空交通、通用航空、无人驾驶航空之间的关系图(来源:自绘)



 ③ 低空飞行服务、通航服务、低空服务的关系 

一般而言,低空飞行服务是为在低空空域中运行的航空器提供的一系列服务,通常包括飞行计划、航空情报、航空气象、飞行情报、告警和协助救援等服务。通航服务指的是通用航空的应用场景,包括低空旅游、航空运动、短途运输、公商务飞行等运输服务。低空服务作为低空经济装备、飞行、保障和服务四大产业中的其中之一,是指由低空飞行衍生出的各类服务,包括金融保险、通航会展等。由此可见,三者虽然都含有“服务”二字,但是其内涵完全不同。




02

低空交通在综合交通体系中的定位


低空交通能提供城市和区域交通高效率点到点的相对直线化的运输服务,也具备城市地面交通机动性强、覆盖面广的特点。以固定翼或直升机为代表的传统通用航空已经在农林植保、电力巡检、应急救援、应急医疗、空中消防以及中短程的高端商务出行等得到了一定的应用,而随着以无人机、eVTOL、eSTOL为代表的电动化、智能化新型通用航空器的出现,将会大大降低通用航空器的购买和使用成本(从能源角度来看,中型直升机通常每小时消耗50加仑燃油,相当于200美元/小时的燃料成本;eVTOL的电费为每英里0.082美分,考虑到速度差异,总燃料成本是4美元/小时)。可以预见,作为现有地面交通的补充选项,未来在城市/区域空中出行中,新型通用航空将会得到越来越多的应用和普及,从而有助于缓解地面交通衍生的交通拥堵、空气污染等一系列问题。


2021年,考虑到空中交通已经可以服务郊区或农村地区,甚至是跨过州界(区际)从一个城市将乘客空运到另外一个城市,美国国家航空航天局(NASA)采用“先进空中交通(AAM)”这一新的术语取代了原来的“城市空中交通(UAM)”。同时,根据飞行计划距离,AAM任务定义了两类运行方式:本地航班和区域内航班。本地航班的界定是从任何一点起飞,飞行半径不大于50英里,然后再返航;区域内航班将飞行更长的航线,比如说从费城到纽约。我们可将本地航班理解为城市内部及市郊场景下的低空交通(UAM,Urban Air Mobility),区域内航班则可以理解为城市群、都市圈场景下的低空交通(RAM,Regional Air Mobility)。


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/ 城市场景和城市群、都市圈场景下UAM/RAM与既有交通方式的比较(来源:自制)


UAM和RAM服务范围不同,对航天器的技术性能要求也有较大差异。从以eVTOL为典型的航空器性能来看,德国Volocopter的VoloCity和我国亿航智能的EH216航程仅30-35km,速度也只有110km/h-130km/h,能较好地适用于城市及市郊场景。德国Lilium的Jet、美国Joby的S4和我国峰飞航空的盛世龙航程能达到240km-300km,速度在200km/h-320km/h之间,可为城市群、都市圈出行提供高效服务。


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/ 典型通用航空器/eVTOL的主要技术性能参数表(数据来源:网络)


从城市内部及市郊服务场景来看,UAM能避开由于江河水网密集地区城市交通通道稀缺带来的交通拥堵,也能为城市内部和市郊间短途商务出行、旅游观光、家庭出游等提供极大便利。如2024年2月,峰飞航空自主研制的5座eVTOL航空器“盛世龙”进行了模拟飞行,成功完成了全球首条电动垂直起降航空器跨海跨城空中航线(深圳-珠海)的首飞,原本单程2.5-3小时的地面车程在空中只需要20分钟,出行效率大大提升。


从城市群、都市圈服务场景来看,RAM虽与高速铁路在300km以上长途运输相比较没有太多的优势,但在300km以内与公路运输相比,特别是城市外围地区的山区丘陵地带和地面交通不便的偏远地区却优势显著。由于公路、铁路、水路交通不便且建设成本高昂,美国阿拉斯加州是全美通用航空最为发达的地区之一,低空交通成为该地区公众出行的主要方式,每年通用航空商业飞行的人数达到了州人口总量的4倍,而其他州平均为1.7倍。


综上所述,低空交通在综合交通体系中应找准定位,突出其在300km以内中短途运输、远程出行中两端的联程接驳运输、城市外围山区丘陵地带、江河水网密集的城镇化地区以及地面交通不便的偏远地区的运输效率优势,与区域大交通运输系统和城市内部交通系统共同打造综合立体交通出行体系,为出行者和货运运输提供便利。




03

低空交通的发展思路与策略


 ① 规划引领,明确低空交通系统发展的顶层设计 

低空交通作为城市综合立体交通网络的重要组成部分,既涉及城市低空资源的合理划设与利用,又对城市用地资源以及地面交通产生了新的影响与要求,因此,有必要开展低空交通发展/专项规划,明确城市低空交通未来的总体发展目标与策略,制定低空交通的空域划设、航路航线、起降设施、飞行服务保障设施、空中交通管理、飞行标准与规则的总体布局方案和近期实施计划,并根据需要适时开展航路航线、起降设施、空中交通管理等细分专项规划和实施性、试点方案研究,以确保城市低空交通科学、有序的发展。


 ② 精细划设,不断优化空域结构和航路航线 

各地区和城市要在国家基础空域分类方法的指导下,进一步细化本地区低空空间资源的划设颗粒度,明确本地区各类特殊空域,包括空中禁区、空中限制区、空中危险区、空中保留区以及部分临时空域等的空间布局,然后根据当前的城市空中交通出行的需求和特征、通用航空器的技术性能特点以及空中交通管理系统的能力合理规划本地区的空中航路结构和航线布设,并制定和发布相应的飞行规则和目视航图。同时,根据未来城市空中交通流量、密度的变化以及航空器的性能不断提升动态优化空域结构、航路航线和飞行规则(目视飞行、仪表飞行以及未来的基于V2V的数字化飞行等)。


 ③ 因地制宜,加强低空交通基础设施规划建设 

低空交通基础设施是低空飞行的重要基础和保障,具体包括各类起降场设施、飞行服务保障设施(固定运营基地、飞行服务站、维修站)、通导监设施。就具体城市而言,考虑到低空需求的不确定性以及技术更新迭代的速度,可以根据具体城市低空应用场景的开发、需求情况,在充分利用既有的各类低空设施基础上,针对性的、适度超前(宜2-3年,最长不超过5年)建设或设置各类起降场和飞行服务保障设施,如根据低空应急医疗的需求,在城市各大医院和重要的公共场所合理设置直升机/eVTOL起降点。同时对综合性的大型枢纽通用机场和eVTOL起降场宜加强布局选址和用地控制预留。



 ④ 与时俱进,迭代更新无人驾驶航空演进发展方向 

从世界范围来看,由于无人驾驶航空集成了当今最先进的大智移云物技术,毫无疑问将成为未来低空交通/通用航空发展的主流方向。为此,世界主要的经济体都相继制定和发布了无人驾驶航空的运行概念,如美国先后发布了《城市空中交通(UAM)运行概念2.0》和《着眼于未来的AAM近期实施计划(Innovate28)》,欧洲发布了《U-space运行概念(第四版)》,并且还在不断迭代更新。我国也于2022年出台了《民用无人驾驶航空发展路线图1.0》(征求意见稿),为我国无人驾驶航空的未来发展指明了方向和实施路径。


基于低空飞行风险规划和无人驾驶航空路线图的建议,未来无人驾驶航空的演进发展主要包括以下几点:一是场景导向,试点飞行。各城市根据实际的应用场景需求开展先行先试,如深圳的城市物流配送,无锡的低空旅游航线,南京的长江航运低空巡视与物流等;二是先通用,后运输。先在农林作业、城市公共治理领域先应用,然后逐步推广至低空交通的客货运运输服务;三是先货物,后载人。先开展低空城市物流配送、物流中转服务,然后开展载人试点运行以及后续的商业化载人飞行;四是先隔离,再过渡,最后再融合。当前无人驾驶航空整体需求较小,空中交通流量较低宜采取安全保障系数高的隔离飞行,未来随着空中出行需求进一步增长,无人驾驶航空逐步走向高频、高密、异构、混行等更加复杂的情景,则必须建立无人机走廊,逐步进入过渡或者融合飞行阶段。通过隔离、过渡、融合三步走建立完善的空域共享、数据互联、运行高效和管服一体的体制机制,实现低空交通全面融入国家空域体系。


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/ 具有多条轨道的无人机走廊(来源:自绘)


 ⑤ 统筹管理,建立健全低空交通管理体制与机制 

低空交通的发展涉及交通(民航)、发改、工信、自然资源、部队等多个政府部门和军方。一方面,在低空应用场景的开发、基础设施的建设、商业飞行的试点和全面推行等方面,地方政府相关部门要通力合作,合理统筹控制低空交通发展的节奏,做到合理引导、按需发展;另一方面,要逐步建立“军队、民航、地方”协同运营的管理体制与机制。充分借鉴欧美的管理经验,采取统分结合的管理方式,民航局负责制定基本的航空法规,各省和地方政府在一定程度上也参与低空空域的管理。这种分散的管理方式可以使低空空域政策具有更大的灵活性和自主性,从而更有利于促进低空交通的发展。


作者

何小洲,深规院 长三角交通研究中心负责人 院副总工程师

傅鹏明,深规院 长三角交通研究中心 主任工程师

刘   鹏,深规院 长三角交通研究中心 主任工程师



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供稿部门

长三角交通研究中心

编辑

何瑜

校审

李晨

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原文始发于微信公众号(UPDIS共同城市):低空经济④丨低空交通的内涵解析与发展策略

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