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关于江苏低空交通发展的设想

2023-12-14民航江苏空管分局

民航管理 2023年9期
关键词:空中交通低空空域

□ 民航江苏空管分局 徐 蕾 冷 杰/文

据江苏省交通运输厅公布的《2022 年全省交通运输经济运行情况快报》和《2022 年江苏省民用运输机场生产统计公报》,2022 年江苏民航旅客运输量为2459.1 万人次,已超越2019 年同期的民航水平,江苏的公、铁、水、空四种运输方式累计完成综合客运量4.6 亿人次,民航在江苏省当年营业性全交通客运量的占比为5.35%,即代表目前江苏综合客运需求旺盛,但民航运输体量仅能解决江苏省一小部分人的中长途旅行需求。据统计,2019 年,江苏的人均出行架次为0.46 次,我国人均航空出行次数为0.47 次,远低于世界平均值1.03 次,根据民航局《新时代民航强国建设行动纲要》规划,我国人均航空出行次数在2035 年要超过1 次,缩小与民航发达国家的差距。

近年来,随着无人驾驶航空器、电动垂直起降(eVTOL)等空域新用户的强势加入,低空空域运行成为一个全新的领域和发展方向,低空经济正迅速崛起。美国国家航空航天局(NASA)在2018 年6 月发布的研究报告中称,城市空中交通(UAM)将对地面交通起到很好的补充作用,UAM 的兴起代表着真正意义上的全民航空时代,至少应有5%的市内通勤和30%的城际旅行是通过航空来完成的——这意味着低空的发展将彻底改变人们的生活,赋能未来。

近些年低空发展的政策及案例

2016 年9 月,国务院审议通过的《民用无人驾驶航空器系统空中交通管理办法》规定,民用无人驾驶航空器仅允许在隔离空域内飞行。2018 年1 月,国务院审议通过的《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例(征求意见稿)》,将无人机分为两级三类五型。2019 年,国务院印发的《交通强国建设纲要》提出,积极发展无人机(车)物流递送、城市地下物流配送等。2021 年,深圳市司法局发布了《深圳市民用无人机管理暂行办法(征求意见稿)》,明确指出市政府对无人机管理工作进行统一领导,组织建设低空领域无人机空中感知系统,明确公安、工信、市场监督管理等各部门职责分工,建立与相关军民航空管单位的信息共享和协调联动机制,协调解决无人机管理中的重大问题。民航局于2022 年8 月发布《民用无人驾驶航空发展路线图V1.0(征求意见稿)》提出了先载货后载人、先通用后运输、先隔离后融合的发展路线。

2021 年7 月,湖南省成为国内首个全域低空飞行试点省份。湖南将在3000 米以下低空空域进行航空器监视通信覆盖、低空空域监管、低空空域运行管理等方面积累经验,为全国低空开放提供理论依据。2022 年初,国家发改委、商务部以深圳作为先行先试单位,打造海陆空三位一体的新兴城市综合交通体系。2022 年7月,上海市政协十三届三十五次常委会议提出建设以浦东机场和铁路东站为核心的综合交通枢纽建设,率先引入新型交通工具和交通方式,推广eVTOL 航空器。

低空交通发展阶段性设想

借鉴中低空及高空发展经验,结合低空与城市之间的关系,本文将低空交通发展分为三个阶段。

第一个阶段——实验空域运行。该阶段大致从2014 年开始直至今日,关于无人机交通管理的理论体系开始逐步建立与完善,用于城市空中运输的载运工具研发也得到了极大的关注。2014 年,NASA 正式提出城市低空空域无人机交通管理系框架(UAS Traffic Management,UTM),目的是从风险保障角度来确保大规模、高密度的无人机在城市低空空域内安全高效运行。该阶段的无人机主要借鉴通航及大飞机,划设临时的试点隔离空域用于飞行,或沿固定航线进行低密度飞行。该阶段用于城市空中运输的载运工具研发已经得到了极大的关注,随着eVTOL 航空器技术的成熟和智能化管理系统的逐步完善,UAM 全面发展,并且将在管制方式、航路规划、空域设计以及空域容量等方面提出新的要求。

第二个阶段——开放空域运行。该阶段是第一阶段的延伸,主要在城市外围围绕某一枢纽建成多条低空专用通道(航线),实现小型立体网络运行。场景覆盖相对更加丰富,涵盖多个领域,包括航拍、测绘、婚纱摄影、救援、配送、安防监控、植保等,重点还是物流运输。搭建从机场到地区或城市物流集散中心,再到社区,最后到小区的全过程无人机运输体系。其他方面可应用到诸如公路养护、森林巡检、航道勘测、跑道检查等,大大提升各类工作运行效率,节省成本。

第三个阶段——融合空域运行。该阶段的特征是多枢纽、高密度运行,不仅是无人机、有人机等的融合,也是空地一体化的融合。城市空中交通成为该阶段运行场景的主角,“空中飞的”得以实现,比如从南京禄口机场前往桥北,人们根据自身情况和条件可以有多种模式选择,选择打车至少需要1 小时,选择地铁至少需要1小时,而选择eVTOL 预计只需要20 分钟。此阶段是江苏综合大交通体系发展的升华。城市空中交通运行的主流工具将是这两年越来越热的eVTOL,该类飞行器不依赖跑道、体积小、噪声低、运营成本低、可靠性高、智能化且环保,更有利于在城市内/城际进行交通作业。

低空交通发展面临的困难和挑战

现阶段江苏省低空交通发展还存在着很多的困难和挑战,与发展设想的目标还有不小的距离。应以问题为导向,逐步突破,真正促进低空的良好发展。

(一)低空空域资源供给不足

目前,江苏省乃至我国实际上还没有基于实际需求对空域进行分类,更没有对低空空域的范围、飞行规则、提供服务类型等进行详细的划分,主要是根据的国家的空域分类结果,依据机场、塔台、进近、区域等单元主要分为中低空和高空区,在南京低空试验区试点开放的几处低空空域目前也尚处于粗放式的分类管理阶段,可用的民用低空空域资源仍较为稀缺,无法满足无人驾驶航空飞行活动等对低空空域资源的使用需求,更无法满足未来开放或融合式的低空交通发展需求。随着无人机逐步融入国家空域系统,迅猛增长的低空交通需求与极其有限的低空空域供给之间的矛盾不断加剧,低空空域内各用户之间的空域资源使用冲突更为加剧。因此,增强低空空域供给能力,做好低空空域规划,确保低空交通能飞,是促进江苏省低空交通发展的基础。

(二)低空运行监管能力不强

南京是国家第一批无人机试验区并建成了南京市无人驾驶低空管理中心,实现了飞行计划审批、飞行活动监视、低空飞行信息共享与责权关系划分等功能,然而南京市低空空域相关体系建设主要聚焦飞行服务保障体系,且侧重低空飞行信息管理系统建设,对于低空空域运行监管体系涉及的组织机构、协调关系、运行机制、规则程序、系统平台等一系列核心要素尚未系统化建立,导致建好的基础信息平台因缺乏其它运行监管体系要素而无法充分发挥运行效能,低空飞行的安全监管面临重大挑战。放眼全球,欧美航空发达国家针对低空交通的运行监管需求,已经研制了较为成熟的系统工具,实现了对低空飞行活动的安全运行监管。比如,NASA 为FAA 设计的无人机空管系统UTM,成功大幅推进了美国无人机的商业应用。欧洲Skyguide 与AirMap 联合研发欧盟首个无人机空管系统U-Space,以确保欧洲空域内数百万无人机安全有序地完成各项空中飞行任务。因此,只有增强江苏省低空运行的监管能力,才能确保低空交通正常推行。

(三)低空飞行效率不高

江苏省的无人驾驶航空的服务保障体系建设刚起步,目前还未形成一套系统、科学和完善的低空飞行运行管理体系,相关的机制、运行模式、系统功能、业务流程、标准规范等仍在进行系统性和深入性探索,仅能在南京的试验区内为低空用户提供飞行计划审批、航空情报、航空气象、告警和协助救援服务,总体飞行效率还不高。因此,如何提高低空用户飞行效率,成为当前面临的挑战。

发展建议

(一)以目标为导向,敢于突破创新

以构建“社会管理+行业管理”的行业发展格局、形成安全、高效、顺畅、可持续的低空运行体系、实现无人机“无缝隙”融入江苏省空域系统、打造与各类航空器相适应的运行生态系统为最终目标为导向,充分挖掘现有的无人机试验区的优势,基于已有法规、政策,在试验区大胆先试先行,敢于突破创新,积极探索相关规范标准,助力国家、地方出台更多的规章、政策,为保障低空的发展奠定基础。

(二)开展空域分类试点工作,做好低空空域规划设计

根据江苏省空域需求及基础条件,积极开展江苏省内空域分类试点工作,制定相关工作方案,实现空域的科学划分,促进国家空域分类的切实推进,为江苏省低空交通发展奠定良好的空域资源支持。

空域规划要着重研究低空的数字化、智能化发展需求,充分探索和挖掘江苏省低空空域资源,积极协调开设并固化多条低空专用航路航线或走廊,制定不同高度层的低空空域资源图。低空公共航路的划设综合考虑低空空域的环境信息以及城市内UAM 的交通需求量和效率,对低空航路进行合理的设计能够有效降低因航线增加造成的碰撞概率指数倍增长,其空间布局对智能交通系统的发展具有重要意义。一方面,公共航路的布局可以反映当前居民出行的空间分布情况,合理的布局有助于促进多式联运,实现城市交通与空中交通的耦合,构建一体化的城市立体交通。另一方面,低空公共航路可以约束规模化运行的eVTOL 航空器的飞行路径及方向,可以借鉴中低空的航路航线,合理规划使无序飞行的eVTOL 航空器变得有序,通过设计空域结构有效分离航线方向,从而降低UAM 管控难度,提高运行安全性。

(三)加强低空运行保障管理

低空运行保障管理的关键在于管理机制的建立、智能化管理系统和地面基础设施的建设等。

探索低空空域各阶段的运行管理机制,借助空管部门的技术和人员支持,借助江苏省军、地、民三方平台,加强三方之间的协同,创建与之匹配的的低空管理模式,积累低空隔离、开放、融合运行相关经验,形成各阶段的管理规范。

智能化管理系统实际上包含多个平台,如低空空域管控平台、无人机业务管控平台等,各类场景的实现须通过智能化管理系统予以支撑。比如低空气象对运行影响极大,亟需加快建设气象探测平台,加强低空公共航路周围气象站点的布局,才能极大提升安全保障水平;比如通过增加基站或基站改装等方式,实现低空通信、导航、监视能力的全覆盖,全面加强低空通导监视系统建设。

地面基础设施建设也是低空用户运行保障的重要基础,比如eVTOL 的地面垂直起降场、登机平台、机库等。而且部分地面基建会反作用于公共低空航路网络的布局设计与发展方向。地面基建建设可充分利用现有的城市设施,例如垂直起降机场可选用在火车站等重要交通枢纽处,也可以是建筑物顶层、直升机位等已有基础设施处,有利于降低前期基础设施建设成本,但对于建筑物顶层所带来的场地使用权限、飞行器噪音、空间隐私问题、人的安全感受及其商业化可用性问题仍需进一步探讨。

(四)加强省内低空领域各方协同

以政府为主导,加强低空空中交通管理者与各领域的协同,整合相关资源,促进低空交通高速发展。加强低空空中交通管理者与无人机制造商、设施服务商的合作,支持将无人机纳入试飞空域进行飞行验证;加强低空空中交通管理者和军方在运行协调方面的沟通,使低空空域最大化利用,推动实现低空飞行管理的规范化和标准化;加强低空空中交通管理者与业内监管方、专家等的合作,共同参与观摩和研究无人机试飞情况,合力协助政府制定规章、监管体系;加强低空空中交通管理者与地面交通管理者的地空协同,建立实时联系,有助于UAM 加快融入城市交通系统的进程,为构建综合化、立体化的城市交通系统提供便利。

(五)加强低空监管体系建设

加强低空监管体系建设,有利于推动低空的监管由人管向系统管转变。可借鉴FAA 对无人机的分场景监管思路,从运行场景入手,考虑市场需求、技术水平、安全风险,以及与现有空域运行生态的衔接和影响,选取当前阶段具有代表性的运行场景作为监管的切入点,采用分类监管的思路将运行场景分为小型无人机常规运行和无人机的高级运行,其中高级运行也应进一步细分,比如城市空中交通、无人机物流运输、应急飞行、农业植保等。再从具体的运行场景出发,逐步拆分并确定相应的监管对象、监管环节、具体要求,将这些要素输入到系统,构建完整的监管闭环体系。

未来,大力发展低空交通运输,是时代发展的必然趋势。低空交通的发展必须打破常规政策、体制的束缚,有所突破创新,才能破茧成蝶。

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