低空探索 | 低空经济热潮下的城市交通变革思考①

360影视 动漫周边 2025-04-11 16:57 1

摘要:低空经济是我国培育新质生产力的战略性新兴产业,近年来已从政策布局迈向产业化落地阶段。清华同衡将立足规划视角,基于理论分析与案例实践深入探讨低空经济的发展现状、趋势及其对城乡空间的影响。在低空经济语境中,交通通常涉及低空交通、城市空中交通、垂直出行系统等概念,本

原创 黄伟 清华同衡规划播报

导 读

低空经济是我国培育新质生产力的战略性新兴产业,近年来已从政策布局迈向产业化落地阶段。清华同衡将立足规划视角,基于理论分析与案例实践深入探讨低空经济的发展现状、趋势及其对城乡空间的影响。在低空经济语境中,交通通常涉及低空交通、城市空中交通、垂直出行系统等概念,本文以城市规划师的视角讨论低空交通对于城市交通的影响。

作者:黄伟,清华同衡规划设计研究院副总规划师、交通研究中心主任

在低空经济语境中,交通通常涉及低空交通、城市空中交通、垂直出行系统等概念。低空交通(Low-Altitude Transportation)通常是指在离地面1000米高度空域内开展的飞行活动,涵盖无人机物流配送、应急救援、农业植保、空中巡检及载人飞行等应用场景。

城市空中交通(Urban Air Mobility,以下简称 UAM)则认为是低空交通的垂直细分领域,主要聚焦于城市环境中的中短途载人/载货运输,典型应用包括空中出租车、紧急医疗运输和城市快递服务。UAM以电动垂直起降飞行器(eVTOL)为核心载体,通过专用起降场(Vertiport)与地面交通网络衔接。垂直出行系统(Vertical Mobility System)则特指基于垂直起降(VTOL)技术的交通解决方案,包含飞行器设计、起降及充电等基础设施、空域管理及用户服务全链条。三者具有层级包含关系,UAM是低空交通在城市场景中的具体实现形态,而垂直出行系统则是为UAM提供飞行器解决方案。

需要说明的是,本文是以城市规划师的视角讨论低空交通对于城市交通的影响,因此下文所说的低空交通也可以认为是专指城市空中交通(UAM)。

低空经济涵盖飞行器制造、低空飞行运营、基础设施建设和相关综合服务等相关产业,低空交通是低空经济的核心支撑与关键应用,前者通过飞行器运行网络、空域管理体系和智能技术集群,为后者提供物理载体与运行基础;很显然,低空交通的规模化发展将驱动低空经济增长,例如eVTOL载人运输催生新的消费场景、无人机物流提升配送效率等,其技术进步(如5G通信、高精度导航)更可推动低空经济向高附加值领域延伸;同时低空经济也为低空交通的持续发展提供基础动力和政策保障,如提供客货来源、加速空域开放、推动标准制定等,二者相互促进,并协同形成“交通系统迭代→应用场景拓展→经济价值释放”的良性互动。

低空经济正在成为带动我国经济持续发展的新引擎,随着低空技术的不断突破和应用场景的逐一落地,城市交通的传统边界也将随之改变。在城市化进程加速,多样化、个性化交通出行需求不断增长的背景下,低空交通凭借其三维空间穿透能力,为城市提供了一种“向空中要效率”的技术方案。从飞行汽车的点对点通勤到无人机物流的即时响应,这些新兴技术不仅是对传统交通模式的补充,更是对城市空间资源利用效率的重新定义。

这一变革并非简单的工具叠加,而是涉及工具创新、空间重构、时空压缩与智能升级的系统性演进。其对城市交通的影响主要体现在以下几个方面:

影响一:进一步丰富城市交通出行的工具库

一定程度上也可以说,低空交通的兴起正在重构城市交通的出行工具体系,提供了更加多样化的出行选择,未来将成为城市或城际交通出行各种方式中速度最快、但也可能是费用最高的一种方式。

1. 多种形态的低空交通工具初步形成了城市立体交通的装备体系。

目前,国内外低空飞行器领域主要围绕电动垂直起降飞行器(eVTOL)、无人机等核心载体展开,正呈现多元化技术路线与高速发展态势。eVTOL特点主要包括两方面,一是电力驱动:以电为动力来源,而传统的固定翼飞机和直升机基本以燃油为主;二是垂直起降:类似于直升机和无人机,其可以实现垂直起飞与降落,无需使用长跑道。相较于传统直升机,低空飞行器主要具有以下优势:

安全性更高:多旋翼型eVTOL采用电力驱动,无需复杂机械传动,可确保旋翼转速一致,避免倾覆风险;同时,多旋翼设计增强了安全冗余,进一步降低飞行风险。

噪音更低:eVTOL无传统发动机,噪音仅65分贝,接近正常说话声,低于街道噪音,极大减少对城市环境的干扰,为城市内飞行提供环境支持。

操作难度低:随着安全性提升与动力结构简化,未来对飞行员能力要求有望放宽。部分eVTOL已具备辅助驾驶功能,甚至可实现无人驾驶,大幅降低飞行门槛。

适于城市飞行:传统直升机因噪音和安全问题多用于城际飞行,而eVTOL专为城市低空设计,其安全性和低噪音特性使其成为未来城市空中交通的理想选择,拓展成为新的城市出行方式。

从构型来看,eVTOL主流技术路线分为多旋翼型、复合翼型和倾转旋翼型。多旋翼型结构简单、成本低,适用于短途观光和城市内点对点运输;复合翼型采用独立升力与推进系统,兼顾垂直起降与长航程需求;倾转旋翼型通过旋翼角度调整实现高效巡航,技术难度大但经济性更优,未来商业化潜力较大。

货运无人机也在向大型化、重型化发展,不仅应用于末端配送,也开始向跨城物流拓展。如顺丰在珠三角地区运营的FH-98大型无人机,最大载重1.5吨,航程1200公里,丰翼科技在深圳开通的“黄金珠宝低空航线”,单程12.6公里仅需12分钟,展示了低空物流的时效优势。而牧羽天航空科技(江苏)有限公司正在研制中的飞行重卡(AirTruck,简称AT)AT8000的起飞重量达到8吨,在全球在研eVTOL中起飞重量排名中位列第一。

全球范围内,低空飞行器研发企业数量正在快速增长,中国已成为该领域的核心参与者,据航空产业网2024版《中国无人机/eVTOL制造企业分布图》的数据,国内已有超过250家无人机和eVTOL的制造企业,代表性企业包括亿航智能、峰飞航空、小鹏汇天、时的科技、沃飞长空等。来自中投产业研究院的数据则指出,截至2023年底,全球已有超过800家企业或机构研发eVTOL产品。

中国低空垂直起降飞行器整机制造企业部分产品情况(数据源于网上公开资料汇总整理)

2. 低空交通具有速度方面的显著优势,无需依赖线性的交通基础设施,仅需配套点状的起降场站设施即可实现网络化运行。

当前主流载人eVTOL巡航速度达130-200km/h,远超城市道路和公路限速。如峰飞航空V2000CG货运机型最大速度达200km/h,可在250公里范围内实现2小时抵达;深圳坪山至宝安国际机场的“空中的士”航线,飞行时间仅18分钟,较地面交通缩短1小时20分钟;四川彭州山区通过无人机配送松茸等高附加值农产品,运输时间缩短至传统陆运的1/3。这种优势一方面源于直线化路径,低空交通无需绕行地面道路或受地形限制,可跨越江河、山脉等地理障碍,实现点对点直达;另一方面则源于飞行速度的大幅提升,体现了良好的时效性。

3. 低空交通具有时效性的巨大优势,但在相当长时间内,也将是成本最高的一种出行方式。

据彭博新能源财经模型的数据,eVTOL早期运营成本可达2.6-3.7美元(约合19-27元人民币)/座公里,这虽然大幅低于直升机大约8.50美元(约合62元人民币)/座公里的成本水平,但仍然比同路线高端服务的Uber价格高出55-125%。

麦肯锡:城市空中交通(UAM)的基础设施成本

而麦肯锡的相关分析认为,未来技术迭代与规模化运营背景下,通过在维护、能源、飞行员、车辆、基建以及使用率等多方面的降本增效,未来eVTOL目标成本预计会降至0.3-1.6美元(约合2.2-12元人民币)/座公里(对应上图的0.5-2.5美元/座英里),未来UAM成本可降至传统直升机(上图6-8美元/座英里)的1/3甚至更低的水平。相比之下,中国企业对此似乎更为乐观,沃飞长空曾表示未来乘坐eVTOL费用约为普通专车的两到三倍(约1.5-3.5元人民币/座公里)。

尽管未来低空交通飞行成本会有大幅下降,但显然未来eVTOL出行仍然属于费用较高的出行方式,明显高于高铁出行约0.5元/座公里(按二等座)和小汽车出行约1.0-2.0元/座公里(按载客2人估算,出租车类似)的出行成本,低空垂直起降飞行器无疑将是未来城市交通出行工具箱中的高端“器械”。

影响二:进一步推动城市立体化交通系统建设

城市传统模式主要依托地下空间和道路、轨道的立体化组织形成立体交通,而低空交通的加入则使交通网络延伸至真高1000米以下的低空空域,真正实现了城市交通服务范畴的三维空间拓展,如果说传统交通是城市的“平面网络”,低空交通则为其增添了“垂直维度”。

想象中的未来城市(由AI绘制)

1. 技术迭代与场景创新驱动“立体分层、多元互补”新范式

城市立体化交通系统的核心突破源于技术迭代与场景创新的双重推动。在技术层面,自动驾驶、数字孪生、低空感知网络等技术的成熟,使交通系统的分层组织成为可能。

例如,地下空间开发通过盾构掘进、深层地下桩基技术实现地铁网络与地下物流管廊的垂直叠加(如上海最深基坑项目达58.65米);地面交通则通过全自动运行轨道系统(FAO)和车路协同技术提升通行效率;低空交通依托eVTOL(电动垂直起降飞行器)和无人机物流技术,突破传统二维路网限制,形成点对点快速运输能力。

场景创新方面,深圳、上海等城市已试点“无人机配送+地下管道运输+高架轨道”的多元互补模式,例如深圳龙岗低空经济产业园规划中,无人机物流与地面交通设施形成立体化接驳网络。这种分层互补范式不仅优化了资源配置,还有望通过场景融合催生出新的业态,如“低空物流+地下仓储+商业服务”或“空中观光-地面接驳-地下消费”的潜在服务模式。

2. “地下-地面-低空”三维交通体系大幅提升城市复合空间的利用效率

传统城市交通以地面为主、地下为辅的单向扩展模式,难以应对高密度城市的发展需求。三维立体交通体系通过垂直维度的功能整合,实现了空间利用效率的大幅提升。

地下空间开发已从浅层(15米内)向深层(30米以下)延伸,承担交通、市政、仓储等多重功能(如上海静安深井停车库垂直整合304个车位);地面交通通过立体交叉和复合廊道设计,实现了单位面积通行能力倍增;低空交通则依托1000米以下空域分层管理技术,构建载人、物流、公共服务等空中运输服务的立体网络。三者协同后,城市交通容量的测算不只局限于道路面积和公交线路,还会包括城市上空数百米垂直空间的航路资源,城市交通承载力水平的总体上限将大幅提升。

3. 低空交通可能将衍生出新的城市交通出行模式

低空交通的引入,标志着城市交通从“平面和地下延展”向“立体空间拓展”的转变。当飞行器在楼宇顶部的起降场与地面交通网络之间穿行时,建筑不再是孤立的静态空间,而是成为城市立体交通网络的节点资源;之前城市的地面和地下交通廊道,可以与空中的飞行走廊、楼宇的垂直交通廊道连接,将城市的交通空间延伸到城市建筑内部,这种三维空间的有机缝合,使得城市、建筑、人三者间的深度融合成为可能,基于城市立体交通新的组织模式可能因此出现,这给未来的城市出行生态演进提供了广阔的想象空间。

三菱地所设计株式会社《SMS:无缝移动系统》(https://www.mjd.co.jp/)

上图是日本三菱地所设计株式会社提出的“无缝出行系统”设想(the seamless mobility system),这是一个旨在提升城市交通效率和便利性的综合性概念,强调人与建筑、城市之间的深度互动。这个系统的核心在于通过先进的交通基础设施和技术,创造一个更加便利、流畅的出行体验,使城市生活更加高效和宜居。图中左上显示是在新一代建筑楼顶垂直起降场(Vertiport)的设计,图中停放的是一种称之为 “Passenger VTOL”(乘客模块化移动工具)的全自动模块化移动工具,这种飞行器由螺旋桨、客舱以及底部行走部件三个单元组成,飞行器降落后,顶部的螺旋桨可分离自动归位充电,而下面的客舱(连同底部行走部件)则变身为Pod Bus(类似于胶囊巴士,可乘坐最多4人),通过与建筑内设立的垂直轨道对接,可以无缝地从建筑顶层移动到地面街道并继续行驶。

当然,这种基于移动性的多种出行方式和服务的整合,不仅需要交通基础设施之间的物理连接,还同时需要实现运行规则、标准接口、营运调度及票制等软性机制的无缝链接,通过融合技术的升级推动城市交通从“平面拼接”向“立体耦合”演进,并随之改变城市交通功能组织逻辑,最终实现城市交通空间运行范式的重构。

影响三:低空交通将进一步重塑城市和城际的时空关系

城市交通服务和运营范围大幅延展。之前受限于出行时耗和交通工具速度的限制,城市交通出行最大距离一般在50-100公里左右,但由于空中交通工具的出现,这个距离可能会扩展到100-200公里甚至更高,城市群地区的城际交通联系可能会更加频密。

1. 低空交通将带来新的城市和城际时空关系

速度革命:新型空中交通工具(eVTOL)巡航速度普遍达到200-300km/h,相较地铁40-80km/h、城际铁路160-250km/h的运营速度,实现2-5倍的效率提升。以Joby Aviation S4为例,其最大航程达240公里,可在23分钟内完成旧金山到圣何塞的城际通勤。

新的城市立体交通网络将大大突破地面交通的平面限制,依靠空中交通丰富的航路资源,在不进行大规模地面基础设施建设的前提下,使城市各外围组团与中心区以及临近城市之间的“时间距离”大幅缩减,并以此对城市的时空关系带来重大影响。如深圳市发展改革委发布的《深圳市低空基础设施高质量建设方案(2024-2026年)》显示,到2026年深圳将建成1200个以上低空起降点,覆盖载人飞行、物流运输、社区配送及城市治理服务四大领域。据此推测,届时通过低空交通走廊将可形成以深圳为中心、辐射东莞、惠州、香港等多地100km半径的30分钟通勤圈。

未来在空中通勤成本也同步下降的情况下,传统职住空间的地理绑定可望被打破,城市及城市群空间将从当前普遍的“单核积聚”逐步向“多点多极”转变,人才、资本、产业可在更广域的空间内高效配置。

2. 新的时空关系将可能引发社会、经济层面的联动

低空交通技术通过重塑城市与城际的时空关系,如压缩通勤时间、扩大可达范围,新的城市立体交通系统的形成也将带动城市经济和产业的变化。如未来低空交通起降点周边将可能是新的TOD关注点,依托低空起降点和首末两端无人驾驶出租车的无缝衔接可形成高端的“空中驿站经济”;而空中交通也将使一些交通不便但郊野文旅资源丰富的地区获得更多的市场机会;此外,随之低空物流的兴起,物流业从“地面配送”升级为“空陆协同供应链”,制造业依托即时低空物流,可支持城市内高频次、小批量的即时配送,为发展“零库存”柔性生产提供条件,大幅降低库存成本,而在鲜花、果蔬等行业也可通过低空物流大幅降低损耗率,催生出“空中农业服务商”新业态。

影响四:进一步带动城市智慧交通整体水平的提升

低空交通因其复杂的空域环境、多种飞行器混合以及场景的动态化特点,无法沿用地面交通规则,需要大量数据实时跟踪和解析空域状态、动态规划和调度分层航路,以确保飞行安全与效率,这对于智慧化的交通管理提出了很高的要求。

1. 应对复杂多变的空域环境

低空空域环境具有比地面更为复杂,如地面建筑物遮挡、地形地貌影响以及气象条件多变等,低空交管系统需要通过智能感知、高精度定位和实时监控等技术,为飞行器提供精准态势感知支持,帮助飞行器实施智能路径规划与主动避障,确保飞行安全的同时,高效利用空域资源。

2. 多构型高密度飞行器的挑战

随着未来低空经济的快速发展,低空飞行器种类和数量都将大幅增加,空中航路的交通负荷也将不断上升,低空智慧交管系统需要通过融合多源监测数据,实现对飞行器集群的实时轨迹追踪与动态航路优化,持续优化飞行间隔,减少空中冲突和拥堵,提高空域容量和使用效率。

3. 与地面交通实现资源整合和协同

通常情况下,单纯的低空交通并不能提供全过程的出行服务,低空交通与地面交通的衔接也需要多种交通方式间的协同,因此,低空智慧交管系统需要突破传统的信息孤岛壁垒,建立一体化的数据交互平台,实现低空飞行器与地面交通流的协同管控,以提高整个城市交通系统的运行效率。如深城交构建的包含数字孪生、低空经济、智慧交通TransPaaS 等五大核心平台的一体化数字底座,通过整合地下轨道、地面公交、低空飞行器等多模态数据,实现了交通资源的动态感知与实时调度。

城市交通应以此为契机,加强陆路和低空交通的技术共享与创新,跨平台整合交通数据资源,建立统一的城市交通数据平台,强化对城市交通的全面感知和智能管控,共同促进城市智慧交通技术的融合发展,如低空交通的智能感知、高精度定位、实时监控等,可以与地面交通的智慧化技术相互融合和借鉴;同时,低空交通的创新和突破,也可以带动地面交通系统的智慧化建设。例如,新型的通信技术、导航技术、传感器技术等,不仅可以应用于低空飞行器,也可以为地面交通的智慧化管理提供更先进的技术支持。

上文从低空交通引发的工具革新、系统重构、时空关系以及系统协同等维度,初步探讨了低空经济对未来城市交通的潜在影响。低空经济的兴起为城市交通打开了一扇充满想象力的“天窗”,然而这种城市交通的变革并非一蹴而就,随着低空飞行器在城市上空的出现,相关技术标准与空域管理规则的重建、基础设施的建设和运营策略、公共安全与隐私权的协同保障、应用场景的规模化验证和商业闭环的可行性论证等等,都是城市规划师需要持续关注和思考的问题。开启低空经济热潮中的冷思考,探寻低空交通理性发展的破局之道,我们将在后续文章中继续展开讨论,敬请关注。

部门简介

清华同衡 交通研究中心

交通研究中心是我院面向交通规划与设计业务市场,整合专业力量创办的核心业务部门,中心下设交通规划设计研究所和静态交通规划设计研究所,是专注于交通规划与设计领域的专业研究机构。

交通研究中心依托于清华大学及清华同衡多学科的综合优势,立足于最前沿的理论和技术方法,广泛参与全尺度、全类型的交通规划与设计工作,已形成专业覆盖范围广泛、规划设计经验丰富的技术团队,积累了大量的规划设计研究成果,受到了业界的一致好评。

来源:澎湃新闻客户端一点号

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