【摘要】粵港澳大灣區交通體系建設在區域發展中起著決定性作用,在著力發展鐵路、公路、海運、河運和傳統運輸航空的同時,如何針對區域需求發展更高質量的交通方式是區域交通整體籌劃的題中之義。電動垂直起降(EVTOL)是航空器制造業領域一場重大技術革命,它使城市空中交通(Urban Air Mobility,UAM)從夢想走向現實。長期以來,城市空中交通以直升機為主,但出于成本高、噪聲大、污染重和對環境要求高等原因,其發展規模非常小,沒有受到人們關注。近年來EVTOL技術快速發展,萬億“藍海”賽道雛形日益清晰,各國競爭開始加劇。粵港澳大灣區具有天然發展UAM的基礎、條件和環境,發展的成效對灣區整體水平又有重要價值。面對這一全新課題,本文從必要性、可行性出發,研究其價值所在,提出發展思路和路徑,對存在的問題進行簡要剖析并給出解決對策,期望對UAM的發展有所幫助。
【關鍵詞】城市空中交通;空域環境;UAM全產業鏈;垂直起降航空器
【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.02.034
【基金項目】本文受教育部人文社會科學研究規劃基金項目“‘雙碳背景下中國服務貿易高質量發展的金融支持:NOEM模型模擬與實證研究”(22YJA790036)資助。
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
城市空中交通(Urban Air Mobility,UAM)是一種新興的交通方式,專注于城市內或城際間低空(1000米以下)中短途航空運輸,具有立體、便捷、及時、高效、環保等優點,能有效緩解城市交通擁堵問題,并與地面道路交通、地下軌道交通和民航運輸航空形成互補和聯動,有助于推動發展“空中、地面、地下”三位一體的新型城市綜合交通體系。近年來,在以電動垂直起降航空器(EVTOL)為核心的技術進步強勢推動下,城市空中交通已越來越受到全球政府、研發機構、企業高度重視。目前包括空客、波音、本田等一大批知名航空和汽車制造企業投入巨資進行EVTOL研發,國內億航、小鵬、吉利、峰飛、沃飛、廣汽、山河智能等數十家企業已研制出多種類型產品,EVTOL適航認證也在加快推進中。國際權威投資機構摩根士丹利預測,到2030年全球UAM市場規模將超過550億美元,到2040年和2050年將達到1萬億美元和9萬億美元。2022年4月26日,新華社《經濟參考報》刊發了《“低空通勤”時代漸行漸近》一文,文中特別提出要激活粵港澳大灣區低空產業發展潛力,開拓“空中的士”等城市通勤新模式。廣東省2021年9月印發的《廣東省綜合交通運輸體系“十四五”發展規劃》也提出要“支持新業態新模式發展,支持廣州、深圳等地探索開展‘空中的士等城市通勤新模式”。城市空中交通將成為粵港澳大灣區交通高質量發展的重要組成部分,城市空中交通帶動的相關產業也將成為低空經濟支柱型產業。
1.1大灣區有發展城市空中交通的必要性
1.1.1資源有效利用的必要性
經過改革開放四十多年高速發展,我國交通運輸事業取得歷史性成就,其中高速公路里程、高速鐵路里程、內河航運里程均達到世界第一的水平,高空運輸網、海洋運輸網也位居世界前列,而粵港澳大灣區又走在全國前列,但充分發展同時也意味著下一步發展空間有限。
以民航運輸航空為例,目前粵港澳大灣區中高空飛行繁忙程度已成全球第一,廣州、香港、深圳、澳門、珠海機場組成的機場群,要實現客流量從2019年的1.4億人次提升到2030年的2.6億人次規劃目標只能在現有機場挖掘潛力,新建機場毫無可能,這種情況在高鐵、高速公路等領域同樣存在。但同時,受制于各種因素,大灣區1000米以下的低空資源使用效率又極其低下。因此,充分利用好寶貴的低空資源,發展好城市空中交通將成為整個灣區交通的重要而有益的補充。
1.1.2滿足出行品質提升的必要性
交通擁堵是大灣區各個城市內和城際間交通無法回避的問題,如何提供一種快速、高效、安全、舒適的交通服務于大眾,是高質量交通建設內在要義之一。近年來,東部通航、若爾航空等通航企業都致力于深圳、香港、廣州等城市空中交通商業探索。截至目前東部通航已在深圳、廣州、香港開通起降點近百個,直升機運營達到3萬架次,取得了一定的商業和社會效益。盡管直升機具有運營成本高以及噪聲、污染等缺陷,規模化城市空中交通尚未全面形成,但也反映出目前大灣區空中交通強盛的社會需求。2023年7月,深圳發布首條EVTOL載人飛行航線,規劃從深圳灣區之光往返珠海市日月貝。這兩點之間地面交通距離為140千米,一般交通狀況需2小時以上,擁堵時需3~4小時,而使用電動垂直起降航空器可直線飛行,距離40千米僅需15分鐘,費用尚不及乘坐出租車[1]。
1.1.3社會高質量發展的必要性
社會高質量發展追求投入產出比,高鐵、地鐵、高速等交通體系對土地資源和資金資源的占用是巨大的,而以EVTOL為依托的UAM體系建設對其占用不高。一架EVTOL的成本在百萬元至千萬元之間,保障基地和起降點的占地也不足一千多平方米,其投入產出比遠高于傳統交通體系,是交通高質量發展的重要支撐[2]。另外,交通出行只是UAM所包含的內容之一,隨著UAM運行體系的不斷成熟,其良好的延伸性會得到更充分體現,包括政府公共管理、低空物流、醫療急救、應急事件處置等多個事關社會高質量發展的民生和社會管理領域,通過專用或復用實現社會治理的優質、高效和降本。比如,近十余年來以上海金匯通航為代表的一批企業致力于大灣區航空醫療急救,但受限于直升機高昂的成本和保障體系建設困難,最終都未能取得成功,而UAM的優勢將使這些問題迎刃而解。
1.2粵港澳大灣區發展城市空中交通的可行性
1.2.1技術上具有可行性
城市空中交通所依賴的工具包括電動垂直起降航空器和傳統通航飛機兩大類。在EVTOL出現之前,傳統通航飛機尤其是直升機是城市空中交通的主力,但因其成本高昂難以規模化運營,因此UAM是在EVTOL出現以后才受到關注。直升機的技術可行性已被大量的實踐研究所證實,本文重點分析EVTOL。技術上的可行性要體現在安全、可靠、穩定、易操作、易運行和低成本。
在安全、穩定方面,從EVTOL技術基本邏輯分析,采用電力或其他新能源取代傳統航空燃油發動機后,航空器的結構和技術都大大簡單化,其與新能源汽車相較于燃油汽車的優勢相近,這就提供了安全、可靠和穩定的基本條件,再加上民航部門在EVTOL適航審定上采取比傳統航空器更為嚴格的審定標準,為安全運營提供了基本保證。在易操作方面,得益于現代通信、導航、控制和人工智能技術的發展,EVTOL的操作更為簡單,甚至可以完全實現無人駕駛。在易運行方面,由于EVTOL采取垂直起降技術,解決了傳統通航固定翼飛機必須依托于機場的限制,加上其噪聲遠低于直升機,實現了零排放,從而使其對運行場地和環境條件的要求明顯降低。實際運行的情況也證實了這些分析。截至目前,廣州億航公司的EH-216垂直起降航空器在全球9個國家均開展過演示飛行,在國內10多個城市和地區組織體驗飛行,已安全飛行3萬余架次。在低成本方面,使用新能源的EVTOL具有天然優勢。以廣汽研究院研發的5人座旋翼加固定翼EVTOL為例,按1名安全員4名乘客配座方式,從廣州飛深圳的直接成本可以控制在3000元以內,為同體量直升機的1/8至1/10。據相關機構測算,EVTOL規模化商業應用后,其成本將控制在比出租車略高的水平,這將使其具備良好的發展前景。
1.2.2環境上具有可行性
航空器具備技術可行性后,要真正實現城市空中交通的運行,尚需環境上的匹配。
1)空域環境。沒有適飛的空域,不可能有空中交通的發展。在粵港澳大灣區,中高空空域完全為軍民航飛行所用,空域資源十分緊張。但在1000米以下的低空空域,特別是城市空中交通集中使用的500米以下,低空空域資源還是比較豐富的。以廣州市的空域資源分析來看,高度2000米可用空域僅占全市面積的3.7%,而在高度800米以下,視軍事飛行開展情況民用低空飛行空域可達到51%至83%,低空飛行所需條件比較充足[3]。而大灣區其他城市只受到民航飛行制約,所限制的區域集中在民航機場附近區域,城市空中交通所需要的低空資源會更好。
2)場地環境。UAM需要保障基地和起降點網絡體系,其中保障基地要具備設備檢修、維護、能源補給等能力,需要的面積稍大一些,但數百平方米即可滿足要求。2022年,英國考文垂市建設了全球首個城市內垂直起降機場,占地面積為1500平方米。就一個城市而言,保障基地總體數量不多,如廣州7400多平方千米的城市,有8~10個垂直起降機場也基本滿足要求。起降點的數量需要根據運營規模實施建設,與保障基地不在一個數量級,越多用戶使用則越方便,占地面積百十平方米至數百平方米均可。從基地和起降點的占地看,大灣區各城市內可以利用公園、綠地、運動場、面積大的樓頂以及城市邊角地等,與傳統航空器需要機場保障,占地至少數百畝的情況相比,UAM在場地保障上具有優勢。
1.2.3經濟水平上具有可行性
相對于傳統鐵路、公路交通工具,UAM提供的小體量(一架次3~5人左右)、私密、快捷的享受型出行服務,人均使用的費用將高于傳統交通工具,特別是運行前期規模小導致費用更高,需要有一定人口體量和經濟水平支撐。在人口體量方面,2022年的粵港澳大灣區人口總量達到7800多萬,2050年人口總量將達到1.2~1.4億人,城市內和城際間通勤人口數量龐大,達到數千萬的級別,對城市空中交通的需求十分旺盛,將會孕育出巨大的市場。在經濟水平方向,國外通航發展經驗表明,一個國家或地區人均GDP突破6000美元后,國民對通用航空需求就開始明顯提高[4]。粵港澳大灣區是我國開放程度最高、經濟活力最強的區域之一,人均GDP早已超過2萬美元,無論是高端商業需求還是日常個人出行,均能提供較好的經濟支撐。
2.1直接提升粵港澳大灣區交通水平
UAM是對現有交通體系有益的短板補缺和品質提升,是以現代高技術發展成果服務于人民對美好生活的需求,也是對大灣區整體發展水平的極大促進。自UAM進入視野以來,法國和日本分別計劃將于2024年巴黎奧運會、2025年大阪世博會期間使用飛行汽車接送乘客。繼去年英國建成全球首個垂直起降機場后,今年迪拜也公布了在迪拜機場附近建設垂直起降航站樓的概念設計,計劃在2026年前開發利用空中出租車服務的垂直起降機場網絡。粵港澳大灣區作為世界級灣區,充分利用自身優勢搶占全球UAM發展先機,在現有公路、鐵路、水路、地鐵和航空交通網基礎上,以全新要素豐富立體交通網體系,打造出一個真正意義的“30分鐘交通圈”天路網絡,而且其意義還將遠遠超越交通體系建設這一個領域。
2.2極大推進城市空中交通全產業鏈的發展
以運營帶動制造從而推動全產業發展,這是發展UAM的重要目標所在。全球數萬億美元的UAM市場中,研發制造將占很大比重。UAM全產業鏈包括原材料、新工藝、新能源、自動控制、通信導航到運營模式、服務監管、基礎建設、融資租賃、保險業務、人員培訓、法律規范、標準體系等,通過全產業鏈培育,不僅可以實現“灣區造、全球買”,打造粵港澳大灣區過萬億元的新型高端制造業,而且可以借助電動航空實現我國航空制造領域的彎道超車,就如同新能源汽車所走過的發展路徑。如此,在實現良好的GDP和財稅收益同時,可以帶動灣區就業狀況的改善。非常幸運的是粵港澳大灣區在UAM發展中具有先發優勢,灣區內有包括億航智能、小鵬匯天和廣汽等在這一領域走在全國甚至全球第一陣列,特別是深圳已經發布UAM發展實質性扶持政策,開展了UAM的實踐探索。
2.3系統推進低空空域管理改革的深化
我國自2010年開始了低空空域管理改革,發展到2020年后已有湖南、安徽、江西、四川、海南等五個試點省份,改革取得了相當大的突破。但粵港澳大灣區是空域改革難度最大、要求最高的區域。大灣區UAM的發展推進改革深化,具有與五個試點省份和其他地區不同的特點。這主要包括:在軍民航飛行最密集區域的低空空域改革,其要求更嚴、標準更高,直接關系到空域整體資源的協調利用效率;改革涉及香港、澳門地區,空域行政和管理體制上需要突破的障礙更多,意義更大;改革是在人口高度密集的特大和大型城市中開展,地面要素對空域使用的影響必須納入其中統一謀劃;改革的重點是針對無人機和EVTOL這一新型航空器需要,這與目前為止五個試點省份都以有人駕駛傳統航空器為主相比,需要突破的空白地帶更多、更全。因此,粵港澳大灣區的低空空域管理改革的成功,將對全國具有十分重要的示范和引領作用。
目前來看,全球UAM發展尚處在研發、研制、試用、試運行階段,具體的路徑尚不夠明晰,本文對此做粗淺探討。
3.1對城市空中交通發展的預測
根據目前發展動態,尤其是技術與法規層面的情況,本文認為:UAM將在3年內有小范圍典型場景的試運營,5年左右將有突破性的區域運行出現,7年左右將開啟爆發式增長。預測的依據主要是EVTOL能夠進行運營的必要條件——適航證的推進進度情況。目前廣州億航智能的EH-216已完成適航認證前期全部工作,有望于2023年取得中國民航適航證,這將是全球首個取得適航證的EVTOL,是UAM發展歷程中的標志性事件[5]。目前全球多個國家多款EVTOL的適航認證正在推進過程中。
3.2粵港澳大灣區城市空中交通發展路徑
第一步,在EVTOL投入運營以前,以直升機和小型公務機為主,探索廣州、深圳、香港、澳門之間和城市內空中交通路徑。目前深圳東部已經運營了幾年時間,但由于費用較高,主要服務于商務包機和高端客戶,而且各個城市均普遍缺乏相應保障基地,應著眼于直升機與EVTOL保障基地復合使用,加大保障基地建設力度。同時,政府與企業合作,開展垂直起降機場布局規劃和研究。
第二步,針對取得適航證和運營許可的EVTOL,根據其航程大小盡快開展城市內典型場景商業化試運營,如珠江新城CBD至白云機場,南沙至深圳機場,同步在大灣區主要城市推動垂直起降機場(保障基地)和起降點實際建設,首先在廣州和深圳各建設2~3個作為試點。
第三步,EVTOL規模化使用,完成各個城市垂直起降機場和起降點建設,開通城市內和城際間空中運輸航線,完善服務監管體系建設,實現常態化、規模化、商業化運營。
3.3粵港澳大灣區UAM發展思路
總的發展思路是:安全第一,積極穩妥,政企融合,整體推進。
3.3.1安全第一
UAM發展是一個新生事物,UAM的安全取決于航空器、操控人員、天氣、環境等多種因素,事故對其發展的影響可能是致命性的。無論是政府還是企業,在推進UAM過程中必須確立安全第一指導思想,嚴格執行行業管理部門安全標準,杜絕事故的發生。
3.3.2積極穩妥
既要以改革創新搶抓先機的前瞻意識積極推動UAM事業的發展,突破傳統思維和觀念束縛,敢做敢為,又要科學謀劃、嚴密組織,在科學開展安全評估確有把握條件下穩妥推進。具體推進方法上要按照先試點運行后逐步展開的步驟,不斷發現問題積累經驗培養人才。
3.3.3政企融合
與其他交通體系建設相同,UAM也是一個需要政府和企業高度融合的體系建設。政府層面,需要推動低空空域管理改革的深化細化,建設低空空域公共資源監管服務體系,規劃建設包括基地、起降點、通信、導航在內的基礎設施,打造良好的低空運營營商環境,強化安全監管,推動法規建設,加大對UAM全產業鏈發展企業的政策扶持和財政補貼力度(特別是在規模化運營前)。企業層面,主要側重于產品研發和市場培育,確保EVTOL技術更先進、性能更穩定、運營更安全,在追求企業效益的同時,也要注重社會責任和社會效益。
3.3.4整體推進
UAM的發展不僅涉及技術和保障問題,還包括低空空域管理改革的深化、細化和科學化,相關法律法規和管理政策的配套建設,有關技術規范和標準的建立,市場準入、行政審批、安全監管以及城市之間的區域協調等,涉及各級政府和諸多部門。如果按照傳統的做法,這一系列工作開展的進程將會十分漫長和困難,只有以改革創新的思維和勇氣整體推進UAM的發展,我們才會取得預期的發展成效。
4.1主要困難
4.1.1思維理念落后
雖然2021年2月中共中央、國務院印發的《國家綜合立體交通網規劃綱要》中首次提出要發展低空經濟,但多數地方政府對此的認識和落實還遠遠不夠。UAM是低空經濟重要組成部分,但目前UAM主要還是靠企業自發推動,政府部門對UAM的認識還處在比較粗淺層次。交通規劃雖然對此有所提及,但僅僅只是概念性描繪,遠未落到具體操作實施層面。加之UAM又屬于航空范疇,主管部門主要是民航體系,地方政府無所作為和難有作為的思想比較突出。相當多的部門和人員將低空經濟當成是整體經濟發展中可有可無的東西。比如在對待低空經濟發展所需要的通航機場建設中,忽視了通航機場公共交通基礎設施的屬性,以一般的工業投資概念用投資強度、產出等指標進行把關。
4.1.2空域改革滯后
低空空域管理改革的目標是實現低空空域資源安全、高效、有序利用,是地方政府主導并協調軍方、民航合作共推的重要改革。廣州區域雖然在2010年就被列為全國低空空域管理改革試點區域,但由于組織不力并沒有實質性推動。2020年以來5個試點省份取得低空空域管理改革突破性成果后,廣東省對此重視不夠,至今未建立省級層面的低空空域管理改革領導體制機制。目前,雖然廣州市、深圳市在極力推動,但在缺乏省級層面支持情況下協調力度遠遠不足,改革整體性和系統性效果不佳。在以無人機為主力的低空飛行活動不斷拓展、低空飛行活動需求不斷提升情況下,沿用傳統空域和航空管理辦法顯然無法使重要的低空資源有效利用。
4.1.3基礎設施建設難度大
UAM運行所依賴的保障基地(垂直起降機場)和起降點雖然占地面積不大,但由于其以服務于密集城市人口為主要目標,而在密集城區尋找一處適宜建設的土地實質上面臨著方方面面的困難。以廣州為例,2022年以來有關部門一直在7400余平方千米的城區內謀劃建設一處幾十畝占地的直升機保障基地,但受制于土規、城規和城市建設等多方面因素,至今未能成功。東部通航直升機遂行廣州、深圳之間的空中交通時只能回深圳基地過夜,廣州市公安局中大型警用直升機都無處停放。2020年發布的《廣東省通用機場布局規劃(2020—2035年)》明確,到2025年全省通用機場體系基本形成,通用機場布點達到32個,到2035年達到57個。但從推進的情況看連目標的一半都難以實現,通航機場的困局同樣會在UAM基礎設施建設中反映出來。
4.1.4法規體系建立困難
低空交通體系的建立必然要求有與之相適應的法規保障,但目前這一領域的法律法規依舊是一個空白。民航監管部門沿用運輸航空的法律規章管理低空航行,不僅存在著大量的不適應,而且在很大程度上可能還會阻礙低空交通體系發展。法律完善是一個長時間過程,尤其上升到國家層面的立法更為復雜、流程更長。
4.2主要對策
4.2.1建立省級層面低空空域管理改革體制機制
粵港澳大灣區低空空域管理改革成效直接制約低空經濟的發展,UAM的發展同樣受制于此。建議參照5個試點省份的經驗做法,并以UAM和無人機運行為重點開展更為精細科學的低空空域劃設和低空交通網絡規劃,理順軍隊、地方和民航協同管理機制,為低空資源的有效利用創造條件。
4.2.2將城市空中交通列入整體交通規劃統一研究部署
按照集約、高效、互補的原則,統一籌劃大灣區交通網絡建設。在交通用地和城市建設規劃中預留通航機場、UAM保障基地和起降點網絡用地,在項目規劃、用地報批、建設許可方面給予一定的政策傾斜。
4.2.3出臺城市空中交通扶持政策
目前,全球UAM還處在全面暴發的前期,但競爭趨勢已經顯現。近幾年來UAM關聯企業完全是靠自有資金和市場融資支撐其發展,政府可以參照新能源車方面的成功經驗,盡早出臺UAM的扶持政策,這也是把粵港澳大灣區打造成全球UAM高地的有效舉措。
4.2.4關注城市空中交通地方立法
面對UAM啟動在即的情況,全省和相關市可以結合UAM發展需求,充分行使地方政府立法權,制定相應的行政規章和地方性法規,并推動全國性立法,為UAM的健康發展保駕護航。
可以預言,只要以社會高質量發展為目標,以滿足人民對美好生活需要為動力,以高技術發展為支撐,充分發揮粵港澳大灣區的經濟優勢、人才優勢、產業優勢和政策優勢,搶抓機遇、積極作為,粵港澳大灣區城市空中交通一定會有美好的發展前景。
【參考文獻】
[1]中華人民共和國國務院.中華人民共和國中央軍事委員會.國務院中央軍委關于深化我國低空空域管理改革的意見[EB/OL].(2010-08-19)[2024-01-05].https://www. shenyang. gov. cn / zwgk / zcwj / zfwj / qtxgwj / 202112 / t20211201_1701134.html.
[2]廣州市發展和改革委員會.廣州市通用航空發展規劃(2016—2030年)[EB/OL].(2016-01-08)[2024-01-05]. http://fgw.gz.gov.cn/fzgg/fzgh/content/post_2334272.html.
[3]廣州市人民政府辦公廳.廣州市人民政府辦公廳關于印發廣州臨空經濟發展“十四五”規劃的通知[EB/OL].(2021-09-13)[2024-01-05].https://www.gz.gov.cn/zfjg/ gzsrmzfbgt/qtwj/content/post_7864085.html.
[4]中國民用航空局.民航局關于印發《“十四五”通用航空發展專項規劃》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,國務院.國家綜合立體交通網規劃綱要[EB/ OL].(2021-02-24)[2024-01-05].https://www.gov.cn/ gongbao/content/2021/content_5593440.htm.
【作者簡介】
付國印,男,1976年出生,博士,研究方向為國際貿易及相關標準法規。
(編輯:劉一童)