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城市低空交通运输发展的若干思考

赛文交通网 · 公众号 · · 2024-10-16 16:18

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任晓栋张玉 | 作者

YGG | 编辑

《中国市政工程》 | 来源

2023年12月，中央经济工作会议将“低空经济”提升至战略性新兴产业的高度。2024年2月中央财经委员会第四次会议指出“鼓励发展与平台经济、低空经济、无人驾驶等结合的物流新模式”，明确未来时期我国低空经济发展的方向与重点任务。

2024年，“低空经济”首次被写入全国政府工作报告，作为新质生产力和未来产业，被积极打造成为新的增长引擎。近年来，我国低空经济发展迅速，但总体上仍属于探索发展中的新兴事物。

低空交通运输专注于城市内或城际间（尤其是都市圈范围）低空空域（一般在真高1000m及以下）中短途航空运输，具有立体、便捷、及时、高效、环保等优点，能有效缓解日益严峻的拥堵给城市交通运输带来的一系列问题，并有望与陆路交通、铁路（轨道）交通、水上交通及民航运输航空等形成互补和联动，有助于推动发展“空中、地面、地下、水上”多维一体的新型城市交通运输系统。

如何看待低空经济的核心特征与发展定位，将直接影响到未来城市交通运输体系构建及与之对应的交通结构与模式选择。随着低空经济的快速发展，城市交通运输将会面临哪些变化，这些变化会带来哪些具体的低空交通应用场景，这些场景又如何与城市空间设施、道路交通系统等进行高效衔接，支撑未来城市交通系统的高质量发展，是值得进一步研究和思考的问题。

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低空经济内涵和特征

目前，低空经济的概念表述在国际社会仍不多见，具体概念定义尚未形成统一共识，存在多种关于低空经济概念的描述。通用航空是国际社会普遍使用的概念。

通用航空业是以通用航空飞行活动为核心，涵盖通用航空器研发制造、市场运营、综合保障以及延伸服务等全产业链的战略性新兴产业体系。低空经济是在传统通用航空经济基础上的进一步拓展和延伸，更加突出新技术应用、新需求创造、新消费引导、新供给培育和新生态构建。

低空经济是以各种有人驾驶和无人驾驶航空器为载体，开展载货、载人等多场景低空飞行活动（真高1000m及以下，最高不超过3000m），辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态，由低空制造产业、低空飞行产业、低空保障产业和综合服务产业构成。

1、低空飞行活动

1）低空航空器。长期以来，低空交通的载体以传统直升机为主，随着新能源通航飞机、电动垂直起降航空器、工业级无人机等低空航空器技术快速发展，目前低空航空器已发展有包括传统直升机、电动垂直起降航空器、无人机和热气球等多种形式。

电动垂直起降航空器（Electric Vertical Takeoff and Landing，eVTOL）是空中交通的1种具体实现方式。区别于传统直升机，eVTOL采用电推力系统替代传统发动机，一定程度上是新能源汽车的延伸。

从结构的角度来看，eVTOL类似新能源汽车，通过电动化简化了很多传统零部件，例如不需要直升机复杂的传动装置和发动机等；从功能的角度来看，eVTOL能够做到像普通直升机一样起落，也可以像传统飞机一样巡航，却不需要传统飞机的超长跑道 , 也不需要直升机高昂的运营维护成本，见表1。

eVTOL普遍采用分布式电推进动力系统，主要构型有多旋翼、复合翼、倾转旋翼和倾转涵道型等，见表2，目前复合翼构型占比最高，约为44%，其次是倾转旋翼型，占比约为33%，而多旋翼型占比较少，仅有约17%。

国外低空航空器整体技术水平及应用处于领先地位。从全球电动垂直起降航空器的发展情况看，美国名列榜首占据近一半的市场份额，约41%。工业级无人机典型场景应用较早，亚马逊垂直起降复合翼型物流无人机已开展商业应用。

国内低空航空器电动化发展速度较快，2020-2022年期间沃飞长空、时的科技、沃兰特、御风未来等陆续成为eVTOL 新势力。从整体技术发展情况看，国内eVTOL载人版预计2027年之后、载货版预计2025年可实现商业级交付。

2）低空空域。低空空域划设原则上是指真高1000m及以下空域，超低空空域划设一般是指真高120m及以下空域，主要用于视距飞行高度限制。1000m以下的低空空域，特别是低空交通集中使用的600m以下，低空空域资源较为丰富，可在确保安全的前提下积极创新空域供给和使用机制。

根据国内部分省市开展的低空飞行活动，真高0-120m适用于物流场景，120-300m适用于物流和巡检场景，300-1000m适用于客运交通出行、旅游和消防场景等，见表3。

其中，载人飞行在eVTOL投入运营之前，以直升机和小型公务机为主，但由于直升机费用较高，主要服务于商务包机和高端客户。目前国内通用航空市场主要集中在以政府、企业支付为主的航空作业，公务飞行占比约为6%，远低于全球的50%。

从全球看，合理的通用航空规模约占航空业整体的10%-15%，通航飞行总量占民航飞行总量的50%以上，全球60%的通用航空飞行总量直接服务于交通出行、运动娱乐及医疗救援。

对比美国等国家 , 当前我国通用航空市场规模偏小 , 能够实现全年持续稳定运行的通用航空线路不足总数的10%，大多数需要依靠政策补贴才能维持。

2、低空经济产业

低空经济由低空制造产业、低空飞行产业、低空保障产业和综合服务产业构成。

低空经济以低空空域为主要空间，以各类低空飞行活动为主要形式，有3大重点发展方向。一是发展以电动垂直起降航空器eVTOL为主体的低空制造、适航、检修产业；二是发展以低空空管服务中心为支撑的低空新基建、空管、飞服等产业；三是发展以大众化、规模化、市场化为导向的低空出行、物流、巡检等服务产业。

另外，为推动低空经济高质量发展，以应用场景探索为先行 , 按照不同场景的技术成熟度、需求迫切度、经济效益性和风险可控力等特性，优先推动低空经济在货运物流、生产作业等领域发展，分类别、分区域稳步有序开展试点示范建设，见表4。

在全球目前的技术发展进程下，受限于安全、成本等关键技术瓶颈问题，低空经济活动的技术经济性尚未建立起对地面上近似活动的明显优势，低空经济产业链培育虽然具备良好的基础，但以下游消费需求为牵引的发展模式尚未形成。

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低空交通发展趋势

1、低空领域交通业态

根据中国政府网的数据显示，截至2023年底，我国通航企业达689家，在册通用航空器3173架，通用机场451个，全年作业飞行135.7万h。据测算，2023年我国低空经济规模超5000亿元，2030年有望达到2万亿元。低空交通作为低空经济的主要场景之一，市场规模将呈现指数级增长。

根据 Morgan Stanley（摩根士丹利）预测，2040年全球城市低空交通市场总产值将达到1万亿美元，其中，中国城市空中交通市场总产值将达2680亿美元，占全球市场的20%-25%，2030-2040年 CAGR（复合年均增长率）为32%。

但总体来看，载人出行面临的制约因素更多、发展要求更高，需要经过更长的周期才能逐渐培育形成相对成熟的市场，2035年之前 , 全球低空交通市场产值并不会出现大幅度增长，见图1。

图1 全球低空交通市场产值预测（十亿美元）

根据 Porsche Consulting（保时捷管理咨询）的预计，eVTOL在50-400km的中短途出行更具有便捷性 , 见图2。结合现有eVTOL的续航能力，在50-100km城市内30min出行圈和100-200km城际间60min都市圈，相较于传统的民用客机和直升机，eVTOL以其便捷性、环保性和经济效益，展现出巨大的潜力和优势，将成为城市空中交通的主要应用载体，实现城市楼宇间的穿梭飞行。以eVTOL等新型航空器为平台的城市空中交通将成为低空经济下为民众解决日常出行问题的主要应用场景之一。

图2 eVTOL 与各类出行方式的对比

2、城市低空交通运输系统

根据低空经济目前发展动态，尤其是低空航空器（eVTOL 和无人机）技术与法规层面的情况，预计低空交通将在3a 内有小范围典型场景的试运营 , 开启货运物流、城际通航、机场通航、景区观光等固定航线运营；5a左右将有突破性的区域运行出现，逐步开启空中出租车服务；7a左右将开启爆发式增长。城市低空交通是对现有交通体系有益的短板补缺和品质提升，是以现代高技术发展成果服务于人民对美好生活的需求。

在现有公路、铁路、水路、轨道交通和航空交通网基础上，以全新要素丰富立体交通网体系，打造出一个真正意义上的“30min 100km 城市圈、60min 200km城际圈”空地一体交通网络。

低空交通是城市区域及其周边地区实现高度自动化、协作性的客运或货运航空运输服务。随着无人机和 eVTOL( 载人版 ) 新技术的发展，为城市物流系统和城市客运系统带来新的契机和变化。

1）城市低空物流。 我国的社会物流成本占GDP的比重相对较高，为15%左右，而发达国家通常在10%以下。2024年中央财经委员会第四次会议明确提出“降低全社会物流成本是提高经济运行效率的重要举措”“主要途径是调结构、促改革，有效降低运输成本、仓储成本、管理成本”。

低空物流在可达性、灵活性、经济性、时效性等方面具有优势。根据《我国低空经济阶段特征及应用场景研究》文献中的试点结果，无人机较汽车运输在时效、成本上优势明显，配送时间能节省40%-60%，规模化配送成本预计可降低50%。

在低空经济发展背景下，城市物流系统可在新兴产业（高附加值）区域物流运输、末端配送等场景下，即“支线”和“末端”级低空物流体系，开展创新配送新技术新模式，构建城市立体物流服务网络，实现“跨城半日达、同城2h达、末端15min达”的服务目标。在城市物流转运中心、社区物流配送站等预留无人机配套设施空间，完善停机坪、配送管道、智能化服务等配套设施，加快完善无人机配送体制机制建设，推动物流智慧化、数字化发展，见图3。

图3 城市空地一体的立体物流服务系统设想

2）城市低空客运。 2021年2月，中共中央、国务院印发的《国家综合立体交通网规划纲要》提出“发展通用航空，改善偏远地区居民出行条件；发展城市直升机运输服务，构建城市群内部快速空中交通网；到2035年基本建成便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进、安全可靠的现代化高质量国家综合立体交通网”。

以eVTOL为核心载体的低空载人飞行填补了中短途高速出行的空白，通过实现点到点运输，使得飞行路线更短直，能够极大地提高交通出行效率，有效分担地面交通压力，扩大城市交通容量。

在低空经济发展背景下，城市客运系统在通用航空已有的“小机型、小航线、小航程”200km范围内城际交通出行，在复杂的城市空间内进行垂直起降，利用不同水平高度的低空空域、移动路径在更加灵活的100km范围内城市交通出行。

构建按需、共享、一体的“需求响应低空MaaS（Mobility as a Service, 出行即服务）模式”，统筹协调低空交通与地面交通，以提供无缝、可靠和个性化（即适合用途）的城市立体交通出行系统，实现“30min城市圈、60min都市圈”的出行服务目标，规划城市内和城际间空中航路网，完善垂直起降点、场和枢纽等配套设施，推动城市交通便捷、绿色、一体化发展，见图4。

图 4 城市空地一体的综合立体交通体系设想

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城市低空交通运输发展的若干思考

1、发展目标

借鉴国内外低空商业应用落地场景经验，考虑eVTOL技术发展情况，城市低空交通总体发展目标分期分阶段实施。

近期（2024-2026年）协同突破、试点建设，在载人飞行服务方面仍以传统动力直升机为主，物流以成熟的eVTOL（无人机货运）试点、产业导入为主，末端配送借鉴美团等头部企业经验形成 1-3 条成熟运营航线，打造一批重点示范场景，形成规模效应；中期（2027-2030年）创新驱动、引领示范，在载人飞行服务方面形成以传统动力直升机为主，eVTOL（有人驾驶或安全员辅助）从试点到商业化运营，物流逐步从试点区域向整个成熟商圈推广、拓展和普及；远期（2031-2035年），eVTOL逐步实现成熟的商业化运营，载人飞行以传统直升机（混动）与 eVTOL（安全员辅助和无人驾驶）创新相结合、互补的模式运行，物流在所有市区级商圈形成完善的空中航线网络，基本替代传统配送模式。

2、应用场景

1）考虑因素。立足于服务国家战略，联动城市都市圈一体化功能，要求拓展国际航空枢纽的链接服务能力，提升国际机场国际航空港服务能级，同时加强市域机场联动，并与都市圈周边城市机场协同合作，助力提升综合交通枢纽核心功能。从满足城市出行需求的角度出发，深入分析面向都市圈和市区区域的客货运瓶颈与需求，提出未来低空交通应用场景，促进高端人流、物流、资金流的汇聚与流动，以此培育带动区域相关低空经济产业。

2）应用场景初步设想。基于城市区位优势和产业基础，以实际需求为出发点，按照“有场景可应用示范、有客户可购买使用”为原则，发挥城市低空交通在城区、城郊短距离出行“按需响应、可达性高”的特性，初步打造“城际商务、机场接驳、空中游览、城际保税物流、末端配送、无人机巡检”6大应用场景。

（1）城市（城际）客运方面。在 eVTOL载人飞行投入商业运营之前，暂以传统直升机为主，探索都市圈城际间高端商务出行和城市内枢纽接驳出行路径，主要服务于商务和高端客户。

此外，各个城市现阶段均普遍缺乏相应的保障基地和配套设施，应着眼于可兼顾传统直升机与新型eVTOL均可共用的配套基地及设施的规划建设。同时，建议各地政府与企业合作，开展垂直起降枢纽、起降场、起降点的布局规划和研究。针对取得适航证和运营许可的 eVTOL，根据其航程大小尽快开展城市内典型场景商业化试运营的研究，同步在重点城市推动各类垂直起降设施（保障基地）的落地建设。以期在未来3-5a，eVTOL逐步投入规模化运营的同时，完成各个城市包括垂直起降设施在内的各类配套设施的建设，完善空域划示及各类报审机制，并开通城市内和城际间空中运输航线，构建服务监管体系，实现常态化、规模化和商业化运营。

低空客运交通与地面交通联系紧密，兼具民航运输的计划性和地面交通的按需响应特性。基于这些特性，建议引入“需求响应低空 MaaS”模式。根据需求定制服务，将低空交通与铁路（轨道交通）、公交、小汽车、船舶等交通方式无缝耦合，实现精细化管理。这不仅帮助乘客便捷换乘，还能实现共享化多式联运，提供定制化、一站式的更高级出行服务。特别是空中城际交通、接机专车等服务可以以虚拟航班形式在订票系统呈现，实现联程规划、行李直挂、出行者徒手旅行，打造全出行链出行服务，带给出行者“无虑、无心、无感”的舒适体验。

（2）城市（城际）货运方面。低空物流应用场景主要为城际保税物流和即时末端物流。都市圈中心城市，如上海和广州可利用其国际机场发达的航空货运能力，构建面向都市圈范围的定制化、高端低空运输体系，实现“空空联运、空铁联运、空水联运、空路联运”等多式联运。

以上海为例，浦东国际机场货邮总量达398万t，位居全国第二，连续15a位居全球第三。

其中国际货比重高，货运量达283万t，位居全球第二，国际货比重占71%。浦东机场国际运力强，全货机比例达到65%，其中欧美航线是其核心竞争力，而亚洲、大洋洲航线也占据重要地位。

此外，浦东机场的电子信息、生物医药类产品占比近50%，这些不到1%货重的货物贡献了上海口岸1/3的进出口货值（我国航空医药市场的2/3以上由浦东国际机场货运站处理）；其中70% 的货物主要联系昆山和苏州工业园，以电子芯片为主，覆盖了长三角其他区域。从产业角度看，医药行业呈现寡头垄断态势，利润最高。

在低空物流背景下，以国际机场作为低空物流枢纽和保税转运中心，可采用“市域铁路 + 低空物流”和“夜间低空物流”等运输方式，打造枢纽至都市圈区域的高附加值保税低空物流系统，满足生鲜食品、电子产品、半导体元器件等快速运输的需求。

即时末端配送则需以商圈为核心，在高校园区、市政公园、特色街区等多元场景开展无人机配送服务，建设一批示范项目，试点后期可联动跨区域商圈，打造跨区域物流配送示范应用场景。

3、配套设施建设

涉及城市低空交通运输的主要配套设施包括航路网和设施网。

低空交通航路网具有包容性特征，是面向多航空器、多机型、多行业和多用户“共享”的航路系统。考虑居民出行的空间分布，建议基于城市绿廊、水网和建筑物楼顶等节点布局航路网，设置不同级别航路的限制速度、高度等参数。

低空交通设施网主要为中大型起降场站、分布式起降设施及能源设施（专用充电桩、加氢站等）。分布式的各类垂直起降设施从小到大依次分为垂直起降点、垂直起降场、垂直起降枢纽3类。

城市低空交通运输发展的若干思考

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