粤港澳大湾区城市空中交通高质量发展的探索及其研究
2024-05-30付国印
【摘要】粵港澳大湾区交通体系建设在区域发展中起着决定性作用,在着力发展铁路、公路、海运、河运和传统运输航空的同时,如何针对区域需求发展更高质量的交通方式是区域交通整体筹划的题中之义。电动垂直起降(EVTOL)是航空器制造业领域一场重大技术革命,它使城市空中交通(Urban Air Mobility,UAM)从梦想走向现实。长期以来,城市空中交通以直升机为主,但出于成本高、噪声大、污染重和对环境要求高等原因,其发展规模非常小,没有受到人们关注。近年来EVTOL技术快速发展,万亿“蓝海”赛道雏形日益清晰,各国竞争开始加剧。粤港澳大湾区具有天然发展UAM的基础、条件和环境,发展的成效对湾区整体水平又有重要价值。面对这一全新课题,本文从必要性、可行性出发,研究其价值所在,提出发展思路和路径,对存在的问题进行简要剖析并给出解决对策,期望对UAM的发展有所帮助。
【关键词】城市空中交通;空域环境;UAM全产业链;垂直起降航空器
【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.02.034
【基金项目】本文受教育部人文社会科学研究规划基金项目“‘双碳背景下中国服务贸易高质量发展的金融支持:NOEM模型模拟与实证研究”(22YJA790036)资助。
Exploration and Research on High-Quality Development of Urban Air Transportation in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area
FU Guoyin1, 2
(1.Collaborative Innovation Center forAirport Economy of South China Business School of Guangdong University of Foreign Studies and Trade, Guangzhou 510000, China; 2.Guangdong International Business Certification Center for the Promotion of International Trade, Guangzhou 510000, China)
Abstract: The construction of the transportation system in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area plays a decisive role in regional development. While focusing on the development of railways, highways, sea transportation, river transportation, and traditional transportation aviation, how to develop higher quality transportation modes according to regional needs is a key issue in the overall planning of regional transportation. Electric Vertical Takeoff and Landing (EVTOL) is a major technological revolution in the aircraft manufacturing industry, which has brought Urban Air Mobility (UAM) from a dream to reality. For a long time, urban air transportation has mainly relied on helicopters, but due to high costs, high noise, heavy pollution, and high environmental requirements, its development scale is very small and has not received peoples attention. In recent years, EVTOL technology has developed rapidly, and the embryonic form of the trillion dollar "blue ocean" track is becoming increasingly clear, and competition among countries is intensifying. The Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area has the foundation, conditions, and environment for the natural development of UAM, and the effectiveness of development has important value for the overall level of the Bay Area. Faced with this new topic, this article starts from the necessity and feasibility, studies its value, proposes development ideas and paths, briefly analyzes existing problems, and provides solutions, hoping to be helpful for the development of UAM.
Keywords: urban air mobility; airspace environment; UAM whole industry chain; VTOL aircraft
0引言
城市空中交通(Urban Air Mobility,UAM)是一种新兴的交通方式,专注于城市内或城际间低空(1000米以下)中短途航空运输,具有立体、便捷、及时、高效、环保等优点,能有效缓解城市交通拥堵问题,并与地面道路交通、地下轨道交通和民航运输航空形成互补和联动,有助于推动发展“空中、地面、地下”三位一体的新型城市综合交通体系。近年来,在以电动垂直起降航空器(EVTOL)为核心的技术进步强势推动下,城市空中交通已越来越受到全球政府、研发机构、企业高度重视。目前包括空客、波音、本田等一大批知名航空和汽车制造企业投入巨资进行EVTOL研发,国内亿航、小鹏、吉利、峰飞、沃飞、广汽、山河智能等数十家企业已研制出多种类型产品,EVTOL适航认证也在加快推进中。国际权威投资机构摩根士丹利预测,到2030年全球UAM市场规模将超过550亿美元,到2040年和2050年将达到1万亿美元和9万亿美元。2022年4月26日,新华社《经济参考报》刊发了《“低空通勤”时代渐行渐近》一文,文中特别提出要激活粤港澳大湾区低空产业发展潜力,开拓“空中的士”等城市通勤新模式。广东省2021年9月印发的《广东省综合交通运输体系“十四五”发展规划》也提出要“支持新业态新模式发展,支持广州、深圳等地探索开展‘空中的士等城市通勤新模式”。城市空中交通将成为粤港澳大湾区交通高质量发展的重要组成部分,城市空中交通带动的相关产业也将成为低空经济支柱型产业。
1粤港澳大湾区发展城市空中交通的必要性和可行性
1.1大湾区有发展城市空中交通的必要性
1.1.1资源有效利用的必要性
经过改革开放四十多年高速发展,我国交通运输事业取得历史性成就,其中高速公路里程、高速铁路里程、内河航运里程均达到世界第一的水平,高空运输网、海洋运输网也位居世界前列,而粤港澳大湾区又走在全国前列,但充分发展同时也意味着下一步发展空间有限。
以民航运输航空为例,目前粤港澳大湾区中高空飞行繁忙程度已成全球第一,广州、香港、深圳、澳门、珠海机场组成的机场群,要实现客流量从2019年的1.4亿人次提升到2030年的2.6亿人次规划目标只能在现有机场挖掘潜力,新建机场毫无可能,这种情况在高铁、高速公路等领域同样存在。但同时,受制于各种因素,大湾区1000米以下的低空资源使用效率又极其低下。因此,充分利用好宝贵的低空资源,发展好城市空中交通将成为整个湾区交通的重要而有益的补充。
1.1.2满足出行品质提升的必要性
交通拥堵是大湾区各个城市内和城际间交通无法回避的问题,如何提供一种快速、高效、安全、舒适的交通服务于大众,是高质量交通建设内在要义之一。近年来,东部通航、若尔航空等通航企业都致力于深圳、香港、广州等城市空中交通商业探索。截至目前东部通航已在深圳、广州、香港开通起降点近百个,直升机运营达到3万架次,取得了一定的商业和社会效益。尽管直升机具有运营成本高以及噪声、污染等缺陷,规模化城市空中交通尚未全面形成,但也反映出目前大湾区空中交通强盛的社会需求。2023年7月,深圳发布首条EVTOL载人飞行航线,规划从深圳湾区之光往返珠海市日月贝。这两点之间地面交通距离为140千米,一般交通状况需2小时以上,拥堵时需3~4小时,而使用电动垂直起降航空器可直线飞行,距离40千米仅需15分钟,费用尚不及乘坐出租车[1]。
1.1.3社会高质量发展的必要性
社会高质量发展追求投入产出比,高铁、地铁、高速等交通体系对土地资源和资金资源的占用是巨大的,而以EVTOL为依托的UAM體系建设对其占用不高。一架EVTOL的成本在百万元至千万元之间,保障基地和起降点的占地也不足一千多平方米,其投入产出比远高于传统交通体系,是交通高质量发展的重要支撑[2]。另外,交通出行只是UAM所包含的内容之一,随着UAM运行体系的不断成熟,其良好的延伸性会得到更充分体现,包括政府公共管理、低空物流、医疗急救、应急事件处置等多个事关社会高质量发展的民生和社会管理领域,通过专用或复用实现社会治理的优质、高效和降本。比如,近十余年来以上海金汇通航为代表的一批企业致力于大湾区航空医疗急救,但受限于直升机高昂的成本和保障体系建设困难,最终都未能取得成功,而UAM的优势将使这些问题迎刃而解。
1.2粤港澳大湾区发展城市空中交通的可行性
1.2.1技术上具有可行性
城市空中交通所依赖的工具包括电动垂直起降航空器和传统通航飞机两大类。在EVTOL出现之前,传统通航飞机尤其是直升机是城市空中交通的主力,但因其成本高昂难以规模化运营,因此UAM是在EVTOL出现以后才受到关注。直升机的技术可行性已被大量的实践研究所证实,本文重点分析EVTOL。技术上的可行性要体现在安全、可靠、稳定、易操作、易运行和低成本。
在安全、稳定方面,从EVTOL技术基本逻辑分析,采用电力或其他新能源取代传统航空燃油发动机后,航空器的结构和技术都大大简单化,其与新能源汽车相较于燃油汽车的优势相近,这就提供了安全、可靠和稳定的基本条件,再加上民航部门在EVTOL适航审定上采取比传统航空器更为严格的审定标准,为安全运营提供了基本保证。在易操作方面,得益于现代通信、导航、控制和人工智能技术的发展,EVTOL的操作更为简单,甚至可以完全实现无人驾驶。在易运行方面,由于EVTOL采取垂直起降技术,解决了传统通航固定翼飞机必须依托于机场的限制,加上其噪声远低于直升机,实现了零排放,从而使其对运行场地和环境条件的要求明显降低。实际运行的情况也证实了这些分析。截至目前,广州亿航公司的EH-216垂直起降航空器在全球9个国家均开展过演示飞行,在国内10多个城市和地区组织体验飞行,已安全飞行3万余架次。在低成本方面,使用新能源的EVTOL具有天然优势。以广汽研究院研发的5人座旋翼加固定翼EVTOL为例,按1名安全员4名乘客配座方式,从广州飞深圳的直接成本可以控制在3000元以内,为同体量直升机的1/8至1/10。据相关机构测算,EVTOL规模化商业应用后,其成本将控制在比出租车略高的水平,这将使其具备良好的发展前景。
1.2.2环境上具有可行性
航空器具备技术可行性后,要真正实现城市空中交通的运行,尚需环境上的匹配。
1)空域环境。没有适飞的空域,不可能有空中交通的发展。在粤港澳大湾区,中高空空域完全为军民航飞行所用,空域资源十分紧张。但在1000米以下的低空空域,特别是城市空中交通集中使用的500米以下,低空空域资源还是比较丰富的。以广州市的空域资源分析来看,高度2000米可用空域仅占全市面积的3.7%,而在高度800米以下,视军事飞行开展情况民用低空飞行空域可达到51%至83%,低空飞行所需条件比较充足[3]。而大湾区其他城市只受到民航飞行制约,所限制的区域集中在民航机场附近区域,城市空中交通所需要的低空资源会更好。
2)场地环境。UAM需要保障基地和起降点网络体系,其中保障基地要具备设备检修、维护、能源补给等能力,需要的面积稍大一些,但数百平方米即可满足要求。2022年,英国考文垂市建设了全球首个城市内垂直起降机场,占地面积为1500平方米。就一个城市而言,保障基地总体数量不多,如广州7400多平方千米的城市,有8~10个垂直起降机场也基本满足要求。起降点的数量需要根据运营规模实施建设,与保障基地不在一个数量级,越多用户使用则越方便,占地面积百十平方米至数百平方米均可。从基地和起降点的占地看,大湾区各城市内可以利用公园、绿地、运动场、面积大的楼顶以及城市边角地等,与传统航空器需要机场保障,占地至少数百亩的情况相比,UAM在场地保障上具有优势。
1.2.3经济水平上具有可行性
相对于传统铁路、公路交通工具,UAM提供的小体量(一架次3~5人左右)、私密、快捷的享受型出行服务,人均使用的费用将高于传统交通工具,特别是运行前期规模小导致费用更高,需要有一定人口体量和经济水平支撑。在人口体量方面,2022年的粤港澳大湾区人口总量达到7800多万,2050年人口总量将达到1.2~1.4亿人,城市内和城际间通勤人口数量庞大,达到数千万的级别,对城市空中交通的需求十分旺盛,将会孕育出巨大的市场。在经济水平方向,国外通航发展经验表明,一个国家或地区人均GDP突破6000美元后,国民对通用航空需求就开始明显提高[4]。粤港澳大湾区是我国开放程度最高、经济活力最强的区域之一,人均GDP早已超过2万美元,无论是高端商业需求还是日常个人出行,均能提供较好的经济支撑。
2城市空中交通对粤港澳大湾区的价值和意义
2.1直接提升粤港澳大湾区交通水平
UAM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,也是对大湾区整体发展水平的极大促进。自UAM进入视野以来,法国和日本分别计划将于2024年巴黎奥运会、2025年大阪世博会期间使用飞行汽车接送乘客。继去年英国建成全球首个垂直起降机场后,今年迪拜也公布了在迪拜机场附近建设垂直起降航站楼的概念设计,计划在2026年前开发利用空中出租车服务的垂直起降机场网络。粤港澳大湾区作为世界级湾区,充分利用自身优势抢占全球UAM发展先机,在现有公路、铁路、水路、地铁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的“30分钟交通圈”天路网络,而且其意义还将远远超越交通体系建设这一个领域。
2.2极大推进城市空中交通全产业链的发展
以运营带动制造从而推动全产业发展,这是发展UAM的重要目标所在。全球数万亿美元的UAM市场中,研发制造将占很大比重。UAM全产业链包括原材料、新工艺、新能源、自动控制、通信导航到运营模式、服务监管、基础建设、融资租赁、保险业务、人员培训、法律规范、标准体系等,通过全产业链培育,不仅可以实现“湾区造、全球买”,打造粤港澳大湾区过万亿元的新型高端制造业,而且可以借助电动航空实现我国航空制造领域的弯道超车,就如同新能源汽车所走过的发展路径。如此,在实现良好的GDP和财税收益同时,可以带动湾区就业状况的改善。非常幸运的是粤港澳大湾区在UAM发展中具有先发优势,湾区内有包括亿航智能、小鹏汇天和广汽等在这一领域走在全国甚至全球第一阵列,特别是深圳已经发布UAM发展实质性扶持政策,开展了UAM的实践探索。
2.3系统推进低空空域管理改革的深化
我国自2010年开始了低空空域管理改革,发展到2020年后已有湖南、安徽、江西、四川、海南等五个试点省份,改革取得了相当大的突破。但粤港澳大湾区是空域改革难度最大、要求最高的区域。大湾区UAM的发展推进改革深化,具有与五个试点省份和其他地区不同的特点。这主要包括:在军民航飞行最密集区域的低空空域改革,其要求更严、标准更高,直接关系到空域整体资源的协调利用效率;改革涉及香港、澳门地区,空域行政和管理体制上需要突破的障碍更多,意义更大;改革是在人口高度密集的特大和大型城市中开展,地面要素对空域使用的影响必须纳入其中统一谋划;改革的重点是针对无人机和EVTOL这一新型航空器需要,这与目前为止五个试点省份都以有人驾驶传统航空器为主相比,需要突破的空白地带更多、更全。因此,粤港澳大湾区的低空空域管理改革的成功,将对全国具有十分重要的示范和引领作用。
3发展的思路与路径
目前来看,全球UAM发展尚处在研发、研制、试用、试运行阶段,具体的路径尚不够明晰,本文对此做粗浅探讨。
3.1对城市空中交通发展的预测
根据目前发展动态,尤其是技术与法规层面的情况,本文认为:UAM将在3年内有小范围典型场景的试运营,5年左右将有突破性的区域运行出现,7年左右将开启爆发式增长。预测的依据主要是EVTOL能够进行运营的必要条件——适航证的推进进度情况。目前广州亿航智能的EH-216已完成适航认證前期全部工作,有望于2023年取得中国民航适航证,这将是全球首个取得适航证的EVTOL,是UAM发展历程中的标志性事件[5]。目前全球多个国家多款EVTOL的适航认证正在推进过程中。
3.2粤港澳大湾区城市空中交通发展路径
第一步,在EVTOL投入运营以前,以直升机和小型公务机为主,探索广州、深圳、香港、澳门之间和城市内空中交通路径。目前深圳东部已经运营了几年时间,但由于费用较高,主要服务于商务包机和高端客户,而且各个城市均普遍缺乏相应保障基地,应着眼于直升机与EVTOL保障基地复合使用,加大保障基地建设力度。同时,政府与企业合作,开展垂直起降机场布局规划和研究。
第二步,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,如珠江新城CBD至白云机场,南沙至深圳机场,同步在大湾区主要城市推动垂直起降机场(保障基地)和起降点实际建设,首先在广州和深圳各建设2~3个作为试点。
第三步,EVTOL规模化使用,完成各个城市垂直起降机场和起降点建设,开通城市内和城际间空中运输航线,完善服务监管体系建设,实现常态化、规模化、商业化运营。
3.3粤港澳大湾区UAM发展思路
总的发展思路是:安全第一,积极稳妥,政企融合,整体推进。
3.3.1安全第一
UAM发展是一个新生事物,UAM的安全取决于航空器、操控人员、天气、环境等多种因素,事故对其发展的影响可能是致命性的。无论是政府还是企业,在推进UAM过程中必须确立安全第一指导思想,严格执行行业管理部门安全标准,杜绝事故的发生。
3.3.2积极稳妥
既要以改革创新抢抓先机的前瞻意识积极推动UAM事业的发展,突破传统思维和观念束缚,敢做敢为,又要科学谋划、严密组织,在科学开展安全评估确有把握条件下稳妥推进。具体推进方法上要按照先试点运行后逐步展开的步骤,不断发现问题积累经验培养人才。
3.3.3政企融合
与其他交通体系建设相同,UAM也是一个需要政府和企业高度融合的体系建设。政府层面,需要推动低空空域管理改革的深化细化,建设低空空域公共资源监管服务体系,规划建设包括基地、起降点、通信、导航在内的基础设施,打造良好的低空运营营商环境,强化安全监管,推动法规建设,加大对UAM全产业链发展企业的政策扶持和财政补贴力度(特别是在规模化运营前)。企业层面,主要侧重于产品研发和市场培育,确保EVTOL技术更先进、性能更稳定、运营更安全,在追求企业效益的同时,也要注重社会责任和社会效益。
3.3.4整体推进
UAM的发展不仅涉及技术和保障问题,还包括低空空域管理改革的深化、细化和科学化,相关法律法规和管理政策的配套建设,有关技术规范和标准的建立,市场准入、行政审批、安全监管以及城市之间的区域协调等,涉及各级政府和诸多部门。如果按照传统的做法,这一系列工作开展的进程将会十分漫长和困难,只有以改革创新的思维和勇气整体推进UAM的发展,我们才会取得预期的发展成效。
4粤港澳大湾区城市空中交通高质量发展的对策研究
4.1主要困难
4.1.1思维理念落后
虽然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》中首次提出要发展低空经济,但多数地方政府对此的认识和落实还远远不够。UAM是低空经济重要组成部分,但目前UAM主要还是靠企业自发推动,政府部门对UAM的认识还处在比较粗浅层次。交通规划虽然对此有所提及,但仅仅只是概念性描绘,远未落到具体操作实施层面。加之UAM又属于航空范畴,主管部门主要是民航体系,地方政府无所作为和难有作为的思想比较突出。相当多的部门和人员将低空经济当成是整体经济发展中可有可无的东西。比如在对待低空经济发展所需要的通航机场建设中,忽视了通航机场公共交通基础设施的属性,以一般的工业投资概念用投资强度、产出等指标进行把关。
4.1.2空域改革滞后
低空空域管理改革的目标是实现低空空域资源安全、高效、有序利用,是地方政府主导并协调军方、民航合作共推的重要改革。广州区域虽然在2010年就被列为全国低空空域管理改革试点区域,但由于组织不力并没有实质性推动。2020年以来5个试点省份取得低空空域管理改革突破性成果后,广东省对此重视不够,至今未建立省级层面的低空空域管理改革领导体制机制。目前,虽然广州市、深圳市在极力推动,但在缺乏省级层面支持情况下协调力度远远不足,改革整体性和系统性效果不佳。在以无人机为主力的低空飞行活动不断拓展、低空飞行活动需求不断提升情况下,沿用传统空域和航空管理办法显然无法使重要的低空资源有效利用。
4.1.3基础设施建设难度大
UAM运行所依赖的保障基地(垂直起降机场)和起降点虽然占地面积不大,但由于其以服务于密集城市人口为主要目标,而在密集城区寻找一处适宜建设的土地实质上面临着方方面面的困难。以广州为例,2022年以来有关部门一直在7400余平方千米的城区内谋划建设一处几十亩占地的直升机保障基地,但受制于土规、城规和城市建设等多方面因素,至今未能成功。东部通航直升机遂行广州、深圳之间的空中交通时只能回深圳基地过夜,广州市公安局中大型警用直升机都无处停放。2020年发布的《广东省通用机场布局规划(2020—2035年)》明确,到2025年全省通用机场体系基本形成,通用机场布点达到32个,到2035年达到57个。但从推进的情况看连目标的一半都难以实现,通航机场的困局同样会在UAM基础设施建设中反映出来。
4.1.4法规体系建立困难
低空交通体系的建立必然要求有与之相适应的法规保障,但目前这一领域的法律法规依旧是一个空白。民航监管部门沿用运输航空的法律规章管理低空航行,不僅存在着大量的不适应,而且在很大程度上可能还会阻碍低空交通体系发展。法律完善是一个长时间过程,尤其上升到国家层面的立法更为复杂、流程更长。
4.2主要对策
4.2.1建立省级层面低空空域管理改革体制机制
粤港澳大湾区低空空域管理改革成效直接制约低空经济的发展,UAM的发展同样受制于此。建议参照5个试点省份的经验做法,并以UAM和无人机运行为重点开展更为精细科学的低空空域划设和低空交通网络规划,理顺军队、地方和民航协同管理机制,为低空资源的有效利用创造条件。
4.2.2将城市空中交通列入整体交通规划统一研究部署
按照集约、高效、互补的原则,统一筹划大湾区交通网络建设。在交通用地和城市建设规划中预留通航机场、UAM保障基地和起降点网络用地,在项目规划、用地报批、建设许可方面给予一定的政策倾斜。
4.2.3出台城市空中交通扶持政策
目前,全球UAM还处在全面暴发的前期,但竞争趋势已经显现。近几年来UAM关联企业完全是靠自有资金和市场融资支撑其发展,政府可以参照新能源车方面的成功经验,尽早出台UAM的扶持政策,这也是把粤港澳大湾区打造成全球UAM高地的有效举措。
4.2.4关注城市空中交通地方立法
面对UAM启动在即的情况,全省和相關市可以结合UAM发展需求,充分行使地方政府立法权,制定相应的行政规章和地方性法规,并推动全国性立法,为UAM的健康发展保驾护航。
5结束语
可以预言,只要以社会高质量发展为目标,以满足人民对美好生活需要为动力,以高技术发展为支撑,充分发挥粤港澳大湾区的经济优势、人才优势、产业优势和政策优势,抢抓机遇、积极作为,粤港澳大湾区城市空中交通一定会有美好的发展前景。
【参考文献】
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[4]中国民用航空局.民航局关于印发《“十四五”通用航空发展专项规划》的通知[EB/OL].(2022-02-11)[2024-01-05].http://www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/FZGH/202206/ t20220613_213643.html.
[5]中共中央,国务院.国家综合立体交通网规划纲要[EB/ OL].(2021-02-24)[2024-01-05].https://www.gov.cn/ gongbao/content/2021/content_5593440.htm.
【作者简介】
付国印,男,1976年出生,博士,研究方向为国际贸易及相关标准法规。
(编辑:刘一童)