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導 讀
低空經濟是我國培育新質生產力的戰略性新興產業,近年來已從政策布局邁向產業化落地階段。清華同衡將立足規劃視角,基于理論分析與案例實踐深入探討低空經濟的發展現狀、趨勢及其對城鄉空間的影響。在低空經濟語境中,交通通常涉及低空交通、城市空中交通、垂直出行系統等概念,本文以城市規劃師的視角討論低空交通對于城市交通的影響。
作者:黃偉,清華同衡規劃設計研究院副總規劃師、交通研究中心主任
在低空經濟語境中,交通通常涉及低空交通、城市空中交通、垂直出行系統等概念。低空交通(Low-Altitude Transportation)通常是指在離地面1000米高度空域內開展的飛行活動,涵蓋無人機物流配送、應急救援、農業植保、空中巡檢及載人飛行等應用場景。
城市空中交通(Urban Air Mobility,以下簡稱 UAM)則認為是低空交通的垂直細分領域,主要聚焦于城市環境中的中短途載人/載貨運輸,典型應用包括空中出租車、緊急醫療運輸和城市快遞服務。UAM以電動垂直起降飛行器(eVTOL)為核心載體,通過專用起降場(Vertiport)與地面交通網絡銜接。垂直出行系統(Vertical Mobility System)則特指基于垂直起降(VTOL)技術的交通解決方案,包含飛行器設計、起降及充電等基礎設施、空域管理及用戶服務全鏈條。三者具有層級包含關系,UAM是低空交通在城市場景中的具體實現形態,而垂直出行系統則是為UAM提供飛行器解決方案。
需要說明的是,本文是以城市規劃師的視角討論低空交通對于城市交通的影響,因此下文所說的低空交通也可以認為是專指城市空中交通(UAM)。
低空經濟涵蓋飛行器制造、低空飛行運營、基礎設施建設和相關綜合服務等相關產業,低空交通是低空經濟的核心支撐與關鍵應用,前者通過飛行器運行網絡、空域管理體系和智能技術集群,為后者提供物理載體與運行基礎;很顯然,低空交通的規?;l展將驅動低空經濟增長,例如eVTOL載人運輸催生新的消費場景、無人機物流提升配送效率等,其技術進步(如5G通信、高精度導航)更可推動低空經濟向高附加值領域延伸;同時低空經濟也為低空交通的持續發展提供基礎動力和政策保障,如提供客貨來源、加速空域開放、推動標準制定等,二者相互促進,并協同形成“交通系統迭代→應用場景拓展→經濟價值釋放”的良性互動。
低空經濟正在成為帶動我國經濟持續發展的新引擎,隨著低空技術的不斷突破和應用場景的逐一落地,城市交通的傳統邊界也將隨之改變。在城市化進程加速,多樣化、個性化交通出行需求不斷增長的背景下,低空交通憑借其三維空間穿透能力,為城市提供了一種“向空中要效率”的技術方案。從飛行汽車的點對點通勤到無人機物流的即時響應,這些新興技術不僅是對傳統交通模式的補充,更是對城市空間資源利用效率的重新定義。
這一變革并非簡單的工具疊加,而是涉及工具創新、空間重構、時空壓縮與智能升級的系統性演進。其對城市交通的影響主要體現在以下幾個方面:
影響一:進一步豐富城市交通出行的工具庫
一定程度上也可以說,低空交通的興起正在重構城市交通的出行工具體系,提供了更加多樣化的出行選擇,未來將成為城市或城際交通出行各種方式中速度最快、但也可能是費用最高的一種方式。
1. 多種形態的低空交通工具初步形成了城市立體交通的裝備體系。
目前,國內外低空飛行器領域主要圍繞電動垂直起降飛行器(eVTOL)、無人機等核心載體展開,正呈現多元化技術路線與高速發展態勢。eVTOL特點主要包括兩方面,一是電力驅動:以電為動力來源,而傳統的固定翼飛機和直升機基本以燃油為主;二是垂直起降:類似于直升機和無人機,其可以實現垂直起飛與降落,無需使用長跑道。相較于傳統直升機,低空飛行器主要具有以下優勢:
安全性更高:多旋翼型eVTOL采用電力驅動,無需復雜機械傳動,可確保旋翼轉速一致,避免傾覆風險;同時,多旋翼設計增強了安全冗余,進一步降低飛行風險。
噪音更低:eVTOL無傳統發動機,噪音僅65分貝,接近正常說話聲,低于街道噪音,極大減少對城市環境的干擾,為城市內飛行提供環境支持。
操作難度低:隨著安全性提升與動力結構簡化,未來對飛行員能力要求有望放寬。部分eVTOL已具備輔助駕駛功能,甚至可實現無人駕駛,大幅降低飛行門檻。
適于城市飛行:傳統直升機因噪音和安全問題多用于城際飛行,而eVTOL專為城市低空設計,其安全性和低噪音特性使其成為未來城市空中交通的理想選擇,拓展成為新的城市出行方式。
從構型來看,eVTOL主流技術路線分為多旋翼型、復合翼型和傾轉旋翼型。多旋翼型結構簡單、成本低,適用于短途觀光和城市內點對點運輸;復合翼型采用獨立升力與推進系統,兼顧垂直起降與長航程需求;傾轉旋翼型通過旋翼角度調整實現高效巡航,技術難度大但經濟性更優,未來商業化潛力較大。
貨運無人機也在向大型化、重型化發展,不僅應用于末端配送,也開始向跨城物流拓展。如順豐在珠三角地區運營的FH-98大型無人機,最大載重1.5噸,航程1200公里,豐翼科技在深圳開通的“黃金珠寶低空航線”,單程12.6公里僅需12分鐘,展示了低空物流的時效優勢。而牧羽天航空科技(江蘇)有限公司正在研制中的飛行重卡(AirTruck,簡稱AT)AT8000的起飛重量達到8噸,在全球在研eVTOL中起飛重量排名中位列第一。
全球范圍內,低空飛行器研發企業數量正在快速增長,中國已成為該領域的核心參與者,據航空產業網2024版《中國無人機/eVTOL制造企業分布圖》的數據,國內已有超過250家無人機和eVTOL的制造企業,代表性企業包括億航智能、峰飛航空、小鵬匯天、時的科技、沃飛長空等。來自中投產業研究院的數據則指出,截至2023年底,全球已有超過800家企業或機構研發eVTOL產品。
中國低空垂直起降飛行器整機制造企業部分產品情況(數據源于網上公開資料匯總整理)
2. 低空交通具有速度方面的顯著優勢,無需依賴線性的交通基礎設施,僅需配套點狀的起降場站設施即可實現網絡化運行。
當前主流載人eVTOL巡航速度達130-200km/h,遠超城市道路和公路限速。如峰飛航空V2000CG貨運機型最大速度達200km/h,可在250公里范圍內實現2小時抵達;深圳坪山至寶安國際機場的“空中的士”航線,飛行時間僅18分鐘,較地面交通縮短1小時20分鐘;四川彭州山區通過無人機配送松茸等高附加值農產品,運輸時間縮短至傳統陸運的1/3。這種優勢一方面源于直線化路徑,低空交通無需繞行地面道路或受地形限制,可跨越江河、山脈等地理障礙,實現點對點直達;另一方面則源于飛行速度的大幅提升,體現了良好的時效性。
3. 低空交通具有時效性的巨大優勢,但在相當長時間內,也將是成本最高的一種出行方式。
據彭博新能源財經模型的數據,eVTOL早期運營成本可達2.6-3.7美元(約合19-27元人民幣)/座公里,這雖然大幅低于直升機大約8.50美元(約合62元人民幣)/座公里的成本水平,但仍然比同路線高端服務的Uber價格高出55-125%。
麥肯錫:城市空中交通(UAM)的基礎設施成本
而麥肯錫的相關分析認為,未來技術迭代與規模化運營背景下,通過在維護、能源、飛行員、車輛、基建以及使用率等多方面的降本增效,未來eVTOL目標成本預計會降至0.3-1.6美元(約合2.2-12元人民幣)/座公里(對應上圖的0.5-2.5美元/座英里),未來UAM成本可降至傳統直升機(上圖6-8美元/座英里)的1/3甚至更低的水平。相比之下,中國企業對此似乎更為樂觀,沃飛長空曾表示未來乘坐eVTOL費用約為普通專車的兩到三倍(約1.5-3.5元人民幣/座公里)。
盡管未來低空交通飛行成本會有大幅下降,但顯然未來eVTOL出行仍然屬于費用較高的出行方式,明顯高于高鐵出行約0.5元/座公里(按二等座)和小汽車出行約1.0-2.0元/座公里(按載客2人估算,出租車類似)的出行成本,低空垂直起降飛行器無疑將是未來城市交通出行工具箱中的高端“器械”。
影響二:進一步推動城市立體化交通系統建設
城市傳統模式主要依托地下空間和道路、軌道的立體化組織形成立體交通,而低空交通的加入則使交通網絡延伸至真高1000米以下的低空空域,真正實現了城市交通服務范疇的三維空間拓展,如果說傳統交通是城市的“平面網絡”,低空交通則為其增添了“垂直維度”。
想象中的未來城市(由AI繪制)
1. 技術迭代與場景創新驅動“立體分層、多元互補”新范式
城市立體化交通系統的核心突破源于技術迭代與場景創新的雙重推動。在技術層面,自動駕駛、數字孿生、低空感知網絡等技術的成熟,使交通系統的分層組織成為可能。
例如,地下空間開發通過盾構掘進、深層地下樁基技術實現地鐵網絡與地下物流管廊的垂直疊加(如上海最深基坑項目達58.65米);地面交通則通過全自動運行軌道系統(FAO)和車路協同技術提升通行效率;低空交通依托eVTOL(電動垂直起降飛行器)和無人機物流技術,突破傳統二維路網限制,形成點對點快速運輸能力。
場景創新方面,深圳、上海等城市已試點“無人機配送+地下管道運輸+高架軌道”的多元互補模式,例如深圳龍崗低空經濟產業園規劃中,無人機物流與地面交通設施形成立體化接駁網絡。這種分層互補范式不僅優化了資源配置,還有望通過場景融合催生出新的業態,如“低空物流+地下倉儲+商業服務”或“空中觀光-地面接駁-地下消費”的潛在服務模式。
2. “地下-地面-低空”三維交通體系大幅提升城市復合空間的利用效率
傳統城市交通以地面為主、地下為輔的單向擴展模式,難以應對高密度城市的發展需求。三維立體交通體系通過垂直維度的功能整合,實現了空間利用效率的大幅提升。
地下空間開發已從淺層(15米內)向深層(30米以下)延伸,承擔交通、市政、倉儲等多重功能(如上海靜安深井停車庫垂直整合304個車位);地面交通通過立體交叉和復合廊道設計,實現了單位面積通行能力倍增;低空交通則依托1000米以下空域分層管理技術,構建載人、物流、公共服務等空中運輸服務的立體網絡。三者協同后,城市交通容量的測算不只局限于道路面積和公交線路,還會包括城市上空數百米垂直空間的航路資源,城市交通承載力水平的總體上限將大幅提升。
3. 低空交通可能將衍生出新的城市交通出行模式
低空交通的引入,標志著城市交通從“平面和地下延展”向“立體空間拓展”的轉變。當飛行器在樓宇頂部的起降場與地面交通網絡之間穿行時,建筑不再是孤立的靜態空間,而是成為城市立體交通網絡的節點資源;之前城市的地面和地下交通廊道,可以與空中的飛行走廊、樓宇的垂直交通廊道連接,將城市的交通空間延伸到城市建筑內部,這種三維空間的有機縫合,使得城市、建筑、人三者間的深度融合成為可能,基于城市立體交通新的組織模式可能因此出現,這給未來的城市出行生態演進提供了廣闊的想象空間。
三菱地所設計株式會社《SMS:無縫移動系統》(https://www.mjd.co.jp/)
上圖是日本三菱地所設計株式會社提出的“無縫出行系統”設想(the seamless mobility system),這是一個旨在提升城市交通效率和便利性的綜合性概念,強調人與建筑、城市之間的深度互動。這個系統的核心在于通過先進的交通基礎設施和技術,創造一個更加便利、流暢的出行體驗,使城市生活更加高效和宜居。圖中左上顯示是在新一代建筑樓頂垂直起降場(Vertiport)的設計,圖中停放的是一種稱之為 “Passenger VTOL”(乘客模塊化移動工具)的全自動模塊化移動工具,這種飛行器由螺旋槳、客艙以及底部行走部件三個單元組成,飛行器降落后,頂部的螺旋槳可分離自動歸位充電,而下面的客艙(連同底部行走部件)則變身為Pod Bus(類似于膠囊巴士,可乘坐最多4人),通過與建筑內設立的垂直軌道對接,可以無縫地從建筑頂層移動到地面街道并繼續行駛。
當然,這種基于移動性的多種出行方式和服務的整合,不僅需要交通基礎設施之間的物理連接,還同時需要實現運行規則、標準接口、營運調度及票制等軟性機制的無縫鏈接,通過融合技術的升級推動城市交通從“平面拼接”向“立體耦合”演進,并隨之改變城市交通功能組織邏輯,最終實現城市交通空間運行范式的重構。
影響三:低空交通將進一步重塑城市和城際的時空關系
城市交通服務和運營范圍大幅延展。之前受限于出行時耗和交通工具速度的限制,城市交通出行最大距離一般在50-100公里左右,但由于空中交通工具的出現,這個距離可能會擴展到100-200公里甚至更高,城市群地區的城際交通聯系可能會更加頻密。
1. 低空交通將帶來新的城市和城際時空關系
速度革命:新型空中交通工具(eVTOL)巡航速度普遍達到200-300km/h,相較地鐵40-80km/h、城際鐵路160-250km/h的運營速度,實現2-5倍的效率提升。以Joby Aviation S4為例,其最大航程達240公里,可在23分鐘內完成舊金山到圣何塞的城際通勤。
新的城市立體交通網絡將大大突破地面交通的平面限制,依靠空中交通豐富的航路資源,在不進行大規模地面基礎設施建設的前提下,使城市各外圍組團與中心區以及臨近城市之間的“時間距離”大幅縮減,并以此對城市的時空關系帶來重大影響。如深圳市發展改革委發布的《深圳市低空基礎設施高質量建設方案(2024-2026年)》顯示,到2026年深圳將建成1200個以上低空起降點,覆蓋載人飛行、物流運輸、社區配送及城市治理服務四大領域。據此推測,屆時通過低空交通走廊將可形成以深圳為中心、輻射東莞、惠州、香港等多地100km半徑的30分鐘通勤圈。
未來在空中通勤成本也同步下降的情況下,傳統職住空間的地理綁定可望被打破,城市及城市群空間將從當前普遍的“單核積聚”逐步向“多點多極”轉變,人才、資本、產業可在更廣域的空間內高效配置。
2. 新的時空關系將可能引發社會、經濟層面的聯動
低空交通技術通過重塑城市與城際的時空關系,如壓縮通勤時間、擴大可達范圍,新的城市立體交通系統的形成也將帶動城市經濟和產業的變化。如未來低空交通起降點周邊將可能是新的TOD關注點,依托低空起降點和首末兩端無人駕駛出租車的無縫銜接可形成高端的“空中驛站經濟”;而空中交通也將使一些交通不便但郊野文旅資源豐富的地區獲得更多的市場機會;此外,隨之低空物流的興起,物流業從“地面配送”升級為“空陸協同供應鏈”,制造業依托即時低空物流,可支持城市內高頻次、小批量的即時配送,為發展“零庫存”柔性生產提供條件,大幅降低庫存成本,而在鮮花、果蔬等行業也可通過低空物流大幅降低損耗率,催生出“空中農業服務商”新業態。
影響四:進一步帶動城市智慧交通整體水平的提升
低空交通因其復雜的空域環境、多種飛行器混合以及場景的動態化特點,無法沿用地面交通規則,需要大量數據實時跟蹤和解析空域狀態、動態規劃和調度分層航路,以確保飛行安全與效率,這對于智慧化的交通管理提出了很高的要求。
1. 應對復雜多變的空域環境
低空空域環境具有比地面更為復雜,如地面建筑物遮擋、地形地貌影響以及氣象條件多變等,低空交管系統需要通過智能感知、高精度定位和實時監控等技術,為飛行器提供精準態勢感知支持,幫助飛行器實施智能路徑規劃與主動避障,確保飛行安全的同時,高效利用空域資源。
2. 多構型高密度飛行器的挑戰
隨著未來低空經濟的快速發展,低空飛行器種類和數量都將大幅增加,空中航路的交通負荷也將不斷上升,低空智慧交管系統需要通過融合多源監測數據,實現對飛行器集群的實時軌跡追蹤與動態航路優化,持續優化飛行間隔,減少空中沖突和擁堵,提高空域容量和使用效率。
3. 與地面交通實現資源整合和協同
通常情況下,單純的低空交通并不能提供全過程的出行服務,低空交通與地面交通的銜接也需要多種交通方式間的協同,因此,低空智慧交管系統需要突破傳統的信息孤島壁壘,建立一體化的數據交互平臺,實現低空飛行器與地面交通流的協同管控,以提高整個城市交通系統的運行效率。如深城交構建的包含數字孿生、低空經濟、智慧交通TransPaaS 等五大核心平臺的一體化數字底座,通過整合地下軌道、地面公交、低空飛行器等多模態數據,實現了交通資源的動態感知與實時調度。
城市交通應以此為契機,加強陸路和低空交通的技術共享與創新,跨平臺整合交通數據資源,建立統一的城市交通數據平臺,強化對城市交通的全面感知和智能管控,共同促進城市智慧交通技術的融合發展,如低空交通的智能感知、高精度定位、實時監控等,可以與地面交通的智慧化技術相互融合和借鑒;同時,低空交通的創新和突破,也可以帶動地面交通系統的智慧化建設。例如,新型的通信技術、導航技術、傳感器技術等,不僅可以應用于低空飛行器,也可以為地面交通的智慧化管理提供更先進的技術支持。
上文從低空交通引發的工具革新、系統重構、時空關系以及系統協同等維度,初步探討了低空經濟對未來城市交通的潛在影響。低空經濟的興起為城市交通打開了一扇充滿想象力的“天窗”,然而這種城市交通的變革并非一蹴而就,隨著低空飛行器在城市上空的出現,相關技術標準與空域管理規則的重建、基礎設施的建設和運營策略、公共安全與隱私權的協同保障、應用場景的規模化驗證和商業閉環的可行性論證等等,都是城市規劃師需要持續關注和思考的問題。開啟低空經濟熱潮中的冷思考,探尋低空交通理性發展的破局之道,我們將在后續文章中繼續展開討論,敬請關注。
部門簡介
清華同衡 交通研究中心
交通研究中心是我院面向交通規劃與設計業務市場,整合專業力量創辦的核心業務部門,中心下設交通規劃設計研究所和靜態交通規劃設計研究所,是專注于交通規劃與設計領域的專業研究機構。
交通研究中心依托于清華大學及清華同衡多學科的綜合優勢,立足于最前沿的理論和技術方法,廣泛參與全尺度、全類型的交通規劃與設計工作,已形成專業覆蓋范圍廣泛、規劃設計經驗豐富的技術團隊,積累了大量的規劃設計研究成果,受到了業界的一致好評。
編輯/排版|王淑蕓
封面圖/圖片|非注明圖片均為AI繪制的示意圖片
供稿|清華同衡 交通研究中心
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