歐洲城市空中交通可持續(xù)發(fā)展淺析

張坐

預(yù)計(jì)到2050年，世界人口將達(dá)到99億，其中68%將居住在城市地區(qū)。屆時(shí)，城市交通環(huán)境將日益復(fù)雜，政府公共基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)能力將受到巨大挑戰(zhàn)。交通運(yùn)輸占?xì)W盟溫室氣體排放量的25%以上，是造成氣候變化的主要原因。為了滿足城市化建設(shè)需求，智能城市交通逐漸普及，在交通運(yùn)輸效率和交通模式方面引入了新的方法，例如空中交通、共享移動(dòng)服務(wù)、多式聯(lián)運(yùn)等。其中城市空中交通（UAM）是指城市內(nèi)部和周邊區(qū)域的航空運(yùn)輸系統(tǒng)，能夠連通各區(qū)域交通運(yùn)輸，具有超越城市環(huán)境的潛力。歐盟委員會(huì)設(shè)想將UAM作為當(dāng)前交通模式的補(bǔ)充，在降低成本的同時(shí)減少環(huán)境影響。目前，已有相關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)開始逐步制定并落實(shí)部署UAM服務(wù)的相關(guān)政策。

指導(dǎo)方法

為了實(shí)現(xiàn)UAM可持續(xù)發(fā)展，白皮書整合了歐洲主要政策工作和研究活動(dòng)成果，支撐并指導(dǎo)UAM可持續(xù)框架的設(shè)計(jì)。

可持續(xù)城市交通規(guī)劃

可持續(xù)城市交通規(guī)劃（SUMP）是應(yīng)對(duì)復(fù)雜城市交通的戰(zhàn)略性綜合方法，可持續(xù)指的是一種長期、多維、根本的轉(zhuǎn)型過程，通過這一過程，現(xiàn)有的社會(huì)技術(shù)體系能夠向更可持續(xù)的生產(chǎn)消費(fèi)模式轉(zhuǎn)變。推動(dòng)城市交通向可持續(xù)性過渡恰好就是UAM的一個(gè)重要使命。

2021年12月歐盟編制了《可持續(xù)城市交通計(jì)劃和城市空中交通行業(yè)簡報(bào)》（SUMP-UAM），描述了UAM服務(wù)在SUMP中的規(guī)劃、建模和實(shí)施過程，強(qiáng)調(diào)了將UAM納入可持續(xù)城市交通規(guī)劃過程的重要性。

白皮書廣泛遵循了SUMP-UAM結(jié)構(gòu)，考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等方面影響，從項(xiàng)目規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段開始解決可持續(xù)發(fā)展問題。

出行即服務(wù)

出行即服務(wù)（MaaS）指的是出行者不再需要購買交通工具出行，而僅僅根據(jù)自身出行需求購買不同運(yùn)營商的出行服務(wù)的概念。MaaS使交通模式能夠從個(gè)人占有向全民服務(wù)轉(zhuǎn)變。對(duì)UAM而言，MaaS能夠?yàn)樘囟ǔ鞘协h(huán)境中的所有用戶提供的服務(wù)，而不是僅針對(duì)某種特定交通模式的用戶。

MaaS方法旨在通過以下原則實(shí)現(xiàn)UAM的可持續(xù)發(fā)展：

◆ 多模態(tài)，允許從分段和單一的交通形式向集中運(yùn)輸和多式聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)變；

◆ 動(dòng)態(tài)化，允許不同交通方式的組合，通過漸進(jìn)交通服務(wù)穩(wěn)定產(chǎn)品的擴(kuò)展；

◆ 模塊化，是一個(gè)模塊的交通平臺(tái)，包含多種交通方式；

◆ 友好性，允許用戶規(guī)劃和定制行程；

◆ 零排放，將多種形式的環(huán)保交通模式集成到單一的交通服務(wù)中。

可持續(xù)商業(yè)模式和產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)

為了規(guī)劃UAM的短期發(fā)展模式，利潤驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)的工作模式需要向以用戶為中心的可持續(xù)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)模式轉(zhuǎn)變，可持續(xù)商業(yè)模式（SBM）和產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)（PSS）是這一轉(zhuǎn)變過程的關(guān)鍵。

SBM方法指出，商業(yè)模式不僅能夠以一種新方式來研究公司與自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)環(huán)境之間的關(guān)系，同時(shí)還能提供潛在的可持續(xù)方法來設(shè)計(jì)其中的商業(yè)架構(gòu)。

PSS框架闡述了新技術(shù)如何為客戶帶來價(jià)值，其不僅只涉及產(chǎn)品本身，還包括產(chǎn)品能夠提供的所有附加功能和服務(wù)。

預(yù)期成果

城市生態(tài)系統(tǒng)具有高度復(fù)雜的特點(diǎn)，UAM作為城市交通生態(tài)系統(tǒng)的一部分，為了滿足無障礙性、安全性和環(huán)境可持續(xù)性的要求，白皮書對(duì)UAM的未來發(fā)展提出了相應(yīng)設(shè)想，分析了UAM的潛力和可行性，為UAM可持續(xù)框架提供了創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)。

增強(qiáng)現(xiàn)有交通系統(tǒng)

UAM將成為一個(gè)不斷發(fā)展的凈零運(yùn)輸系統(tǒng)，加強(qiáng)現(xiàn)有的交通網(wǎng)絡(luò)，提升交通可持續(xù)性。與此同時(shí)，UAM還有助于推動(dòng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展，補(bǔ)充交通運(yùn)輸方式，整合并加強(qiáng)現(xiàn)有運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)（如：多式聯(lián)運(yùn)系統(tǒng)），為城市內(nèi)部和城際之間提供更大的連通性。

實(shí)現(xiàn)碳中和

UAM在其相對(duì)全排放周期中，將是一個(gè)碳中和的生態(tài)系統(tǒng)。這意味著UAM將在消耗階段實(shí)現(xiàn)零排放，同時(shí)在整個(gè)生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)排放量最小化，有力支撐歐盟綠色政策，遵循“可持續(xù)轉(zhuǎn)化”的概念進(jìn)行發(fā)展。

獲得社會(huì)認(rèn)可

聯(lián)航部門為社會(huì)服務(wù)而設(shè)計(jì)，其與公眾合作將更加密切，社會(huì)認(rèn)可度也會(huì)更高，并能夠發(fā)展綜合運(yùn)輸系統(tǒng)。公眾的參與是解決安全問題的關(guān)鍵，與公眾開展密切合作，開發(fā)綜合運(yùn)輸系統(tǒng)（如：SUMP-UAM），提出以用戶為中心的業(yè)務(wù)模式（如：PSS和SBN），描述獲得社會(huì)認(rèn)可的具體方法，這些都將有助于UAM提供包容性和無障礙的服務(wù)。

創(chuàng)造高技能工作

UAM將在推進(jìn)系統(tǒng)、導(dǎo)航和監(jiān)管實(shí)踐程序等方面帶來快速創(chuàng)新，為歐洲創(chuàng)造新的高技能工作機(jī)會(huì)，加強(qiáng)其戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)能力。也就是說，UAM可以帶來新技術(shù)創(chuàng)新（如：推動(dòng)監(jiān)管發(fā)展的推進(jìn)系統(tǒng)），成為創(chuàng)新解決方案的“孵化器”，為更廣泛的航空行業(yè)服務(wù)，有利于歐洲鞏固其戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)地位。

提供先進(jìn)運(yùn)輸系統(tǒng)

客運(yùn)鏈和供應(yīng)鏈將能夠以安全、高效和可持續(xù)的方式在城際運(yùn)輸，這要求UAM在技術(shù)上是安全的，并制定嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)市場(chǎng)監(jiān)管前景確保成熟的安全水平。同時(shí)，UAM將適用于客運(yùn)鏈和供應(yīng)鏈，重點(diǎn)關(guān)注關(guān)鍵任務(wù)，支持自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)。

可持續(xù)框架設(shè)計(jì)

在評(píng)估UAM的環(huán)境影響時(shí)，現(xiàn)有研究大多借鑒了航空部門的標(biāo)準(zhǔn)：UAM的環(huán)境性能主要由CO2排放量來表示。然而，這種評(píng)價(jià)方法過于簡單，碳中和不能僅在使用階段進(jìn)行評(píng)估，而應(yīng)該考慮整個(gè)生命周期（從原材料開采到壽命結(jié)束）的能源使用和后續(xù)排放。也就是說，評(píng)估環(huán)境影響時(shí)有必要采用詳細(xì)的生命周期分析。在新形勢(shì)的推動(dòng)下，制定一套系統(tǒng)的UAM可持續(xù)性框架十分必要，白皮書中具體分為確定價(jià)值、評(píng)估影響、部署監(jiān)控三部分。

確定價(jià)值

UAM可持續(xù)建設(shè)的各項(xiàng)基本要求，主要涉及了環(huán)境、社會(huì)、技術(shù)、安全和機(jī)動(dòng)五個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域，其目標(biāo)是識(shí)別公共價(jià)值，具體包括：使用電動(dòng)或混合動(dòng)力飛機(jī)、減少事故死亡、按需提供、耗時(shí)縮短1.5-2倍、增強(qiáng)靈活性、促進(jìn)家庭護(hù)理系統(tǒng)等方面。

評(píng)估影響

評(píng)估影響主要是指UAM對(duì)社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)等方面影響的評(píng)估，這與UAM可持續(xù)性關(guān)系密切。在這一過程中，將確定每個(gè)公共價(jià)值的影響范圍，之后處理UAM的主要特征，并進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)估工作。

部署監(jiān)控

部署監(jiān)控主要指UAM在社會(huì)層面的應(yīng)用，包括商業(yè)交付、通信導(dǎo)航監(jiān)視（CNS）、休閑活動(dòng)和緊急服務(wù)等方面。例如：在MARS 4 EARTH項(xiàng)目中，無人機(jī)將配備攝像頭和智能傳感器甚至機(jī)械臂來執(zhí)行任務(wù)。在醫(yī)療救護(hù)方面，UAM可以利用已有的直升機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)，并同時(shí)具有環(huán)境破壞小、空間效率高、噪聲污染低等特點(diǎn)。

關(guān)鍵技術(shù)

表面上，UAM將使用較多的電動(dòng)交通工具，不會(huì)直接排放廢氣，比傳統(tǒng)交通運(yùn)輸更為環(huán)保。實(shí)際上，事情并沒有那么簡單。為了能廣泛地評(píng)估UAM對(duì)環(huán)境的影響，需要考慮UAM的原材料獲取、能源、材料生產(chǎn)制造、分發(fā)與使用、處理回收再利用等多個(gè)階段，定性或定量評(píng)價(jià)UAM的環(huán)境影響情況。因此，引入了生命周期評(píng)估（LCA）和可持續(xù)城市交通指標(biāo)（SUMI）兩種評(píng)價(jià)方法指標(biāo)。

生命周期評(píng)估

生命周期評(píng)估是一種國際標(biāo)準(zhǔn)化方法，可用于評(píng)估產(chǎn)品全生命周期的環(huán)境壓力。這種評(píng)估方法在考慮傳統(tǒng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和制造過程的基礎(chǔ)上，考慮了產(chǎn)品整個(gè)生命周期中的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響，可進(jìn)一步管理商品和服務(wù)的整個(gè)生命周期，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的生產(chǎn)和消費(fèi)。

生命周期評(píng)估是一種相對(duì)的評(píng)估方法，一般分為4個(gè)階段；

（1）目標(biāo)和范圍。目標(biāo)和范圍階段說明了應(yīng)用、開展研究的原因和預(yù)期受眾。該階段也定義了確切的功能單元和系統(tǒng)邊界。

（2）生命周期清單。生命周期清單是指對(duì)一個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響進(jìn)行匯編和評(píng)價(jià)。系統(tǒng)邊界內(nèi)每個(gè)最小單元的數(shù)據(jù)經(jīng)采集和d驗(yàn)證，最終與功能單元建立聯(lián)系。

（3）生命周期影響評(píng)估。生命周期清單的結(jié)果將與環(huán)境影響類別和指標(biāo)建立聯(lián)系，這一過程是通過生命周期影響評(píng)估方法完成的，該方法首先將排放物進(jìn)行分類，確定其涉及的環(huán)境問題，之后將環(huán)境影響表征為通用單位，以便進(jìn)行比較。

（4）生命周期解釋。最后，在生命周期解釋階段，根據(jù)第一步規(guī)定的目標(biāo)和范圍，解釋生命周期清單和生命周期影響評(píng)估的結(jié)果（包括完整性、靈敏度和一致性檢查），并闡述所得結(jié)果的不確定性和準(zhǔn)確性。

在UAM分析過程中引入生命周期評(píng)估方法，將促進(jìn)UAM與現(xiàn)有運(yùn)輸系統(tǒng)的協(xié)同使用。例如，在某些情況下，傳統(tǒng)出行方式可能優(yōu)于UAV，此時(shí)，生命周期評(píng)估方法將允許UAM的環(huán)境性能與其他運(yùn)輸模式進(jìn)行比較，支持多式聯(lián)運(yùn)，從而識(shí)別最符合可持續(xù)性的路徑。此外，生命周期評(píng)估將有助于評(píng)估高效回收對(duì)碳中和的影響，并減少對(duì)原材料和生產(chǎn)能源的需求。

可持續(xù)城市交通指標(biāo)

可持續(xù)城市交通指標(biāo)由歐盟委員會(huì)制定，用于確定城市交通系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，并關(guān)注其中需要改進(jìn)的地方。支持對(duì)城市交通系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)估，衡量新的交通政策帶來的提升。

目前，部分SUMI指標(biāo)已經(jīng)涉及UAM相關(guān)的方面，當(dāng)然，也有一些SUMI指標(biāo)并沒有具體針對(duì)到UAM的關(guān)鍵內(nèi)容。為了使SUMI指標(biāo)能更好地適用于UAM，白皮書對(duì)SUMI內(nèi)容進(jìn)行了相應(yīng)的擴(kuò)展（見表1）。

結(jié)束語

城市空中交通作為移動(dòng)性和城市發(fā)展的一個(gè)重要組成部分，在電推進(jìn)、先進(jìn)輕質(zhì)材料、飛機(jī)結(jié)構(gòu)、空中交通管理數(shù)字化等方面已取得一定成效。然而在法規(guī)、網(wǎng)絡(luò)安全、基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、電池更換等方面，仍面臨許多挑戰(zhàn)。UAM極有可能在幾年內(nèi)投入使用，在其正式運(yùn)行前，有待進(jìn)行進(jìn)一步的整體規(guī)劃和詳細(xì)設(shè)計(jì)，明確UAM的潛在益處及其可能面臨的挑戰(zhàn)，以確保UAM能適應(yīng)城市和郊區(qū)生態(tài)系統(tǒng)。

最后，對(duì)UAM的未來建設(shè)提出以下幾點(diǎn)建議：

（1）短期：組織公共討論，以公正、公開、透明的方式討論UAM的潛在益處和挑戰(zhàn)，重點(diǎn)關(guān)注公眾服務(wù)方式，與不同的利益相關(guān)群體共同建設(shè)。

（2）中期：盡早向公眾提供無人機(jī)、空中出租汽車特點(diǎn)的第一手經(jīng)驗(yàn)（如產(chǎn)生的噪聲、尺寸、飛行行為等）。

（3）長期：推動(dòng)并保持不同部門之間的持續(xù)合作與協(xié)調(diào)，進(jìn)而確定UAM如何將適應(yīng)城市交通規(guī)劃，以及如何融入現(xiàn)有的城市環(huán)境。