城市空中交通需求預(yù)測(cè)及影響因素分析研究綜述

摘要 城市空中交通作為新興交通方式正受到各國(guó)各界廣泛關(guān)注，該文梳理了城市空中交通需求預(yù)測(cè)及其影響因素分析相關(guān)研究，結(jié)果表明：年收入越高、越年輕、學(xué)歷越高、航空出行頻率越高、采用網(wǎng)約車(chē)出行頻率越高的人更傾向于采用城市空中交通出行。安全、出行費(fèi)用、出行時(shí)間、出行可靠度是影響城市空中交通需求的幾個(gè)重要因素，且需求對(duì)于出行票價(jià)、中轉(zhuǎn)時(shí)間較為敏感，該研究結(jié)果可有力支撐城市空中交通的規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)、管理。

關(guān)鍵詞 城市空中交通；需求預(yù)測(cè)；影響因素分析；綜述

中圖分類(lèi)號(hào) V355 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）19-0044-04

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，機(jī)動(dòng)車(chē)保有量不斷增加，城市交通擁堵日漸嚴(yán)重，新興交通出行方式亟須被發(fā)掘。2014年，美國(guó)直升機(jī)協(xié)會(huì)和美國(guó)航天航空協(xié)會(huì)提出了電動(dòng)垂直起降飛行器（eVTOL）的概念，隨后基于eVTOL的城市空中交通（UAM）被提出并受到廣泛關(guān)注。城市空中交通在城市中使用電動(dòng)垂直起降飛行器為出行者提供按需出行的服務(wù)，該方式運(yùn)行于低空，將出行擴(kuò)展至三維空間，能夠緩解地面交通的運(yùn)行壓力，同時(shí)電動(dòng)垂直起降飛行器由其電力驅(qū)動(dòng)，高度自動(dòng)化的特點(diǎn)相較于同樣采用垂直起降方式的直升機(jī)更安全、環(huán)保、便宜，在城市空中交通中具有廣闊的應(yīng)用前景。

截至目前，Joby、Archer、Lilium和Vertical等國(guó)外公司，峰飛、億航、時(shí)的科技、御風(fēng)未來(lái)等國(guó)內(nèi)公司正著力對(duì)電動(dòng)垂直起降飛行器進(jìn)行研發(fā)與設(shè)計(jì)。當(dāng)電動(dòng)垂直起降飛行器研發(fā)完備，城市空中交通進(jìn)軍市場(chǎng)時(shí)，一些重要的問(wèn)題隨之而來(lái)，該種出行方式應(yīng)當(dāng)定位何種目標(biāo)人群？應(yīng)當(dāng)應(yīng)用于何種出行場(chǎng)景？作為城市空中交通重要載體的垂直起降場(chǎng)應(yīng)當(dāng)布設(shè)于何處？為解決這些問(wèn)題，需要了解出行者對(duì)該種出行方式的感知及態(tài)度，并且預(yù)測(cè)該種出行方式的潛在需求?，F(xiàn)已有相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)城市空中交通出行需求及相關(guān)影響因素進(jìn)行研究，該文現(xiàn)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行綜述，以對(duì)后續(xù)城市空中交通的發(fā)展提出適宜建議與對(duì)策。

1 城市空中交通發(fā)展現(xiàn)狀

目前，由于絕大部分公司的電動(dòng)垂直起降飛行器正處于研發(fā)階段，基于電動(dòng)垂直起降飛行器的城市空中交通暫未在現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行商業(yè)運(yùn)營(yíng)，但現(xiàn)仍有利用直升機(jī)在城市中進(jìn)行商業(yè)運(yùn)營(yíng)的案例，如Uber在美國(guó)紐約利用直升機(jī)提供曼哈頓與肯尼迪國(guó)際機(jī)場(chǎng)之間的機(jī)場(chǎng)擺渡服務(wù)，雖然其價(jià)格較出租車(chē)或網(wǎng)約車(chē)高出4倍有余，但該出行方式能夠?qū)?0～120 min的地面出行時(shí)長(zhǎng)縮短到10 min，且對(duì)于高峰期出行時(shí)間節(jié)省的效果最為明顯。中國(guó)同樣有相關(guān)的直升機(jī)服務(wù)，如東部通用航空提供深圳寶安機(jī)場(chǎng)至坪山燕子湖、龍崗國(guó)際低碳城至福田大中華等地區(qū)之間的直升機(jī)航線(xiàn)，出行時(shí)間較地面出行皆能大幅下降。但由于直升機(jī)服務(wù)價(jià)格高昂且噪聲污染較大，目前未能在城市內(nèi)大規(guī)模使用，而電動(dòng)垂直起降飛行器能夠很好地彌補(bǔ)直升機(jī)的缺點(diǎn)，在未來(lái)城市空中交通中具有廣泛的應(yīng)用前景。

在中國(guó)，峰飛、億航、時(shí)的科技、沃飛長(zhǎng)空、御風(fēng)未來(lái)等公司正著力對(duì)eVTOL進(jìn)行研發(fā)與設(shè)計(jì)，其中億航智能設(shè)計(jì)的EH216-S航空器在2023年10月獲得了全球首個(gè)無(wú)人駕駛航空器適航標(biāo)準(zhǔn)。2024年2月，峰飛航空科技有限公司研發(fā)的“盛世龍”機(jī)型完成了從深圳蛇口郵輪母港飛至珠海九洲港碼頭的全球首條跨?？绯请妱?dòng)垂直起降航空器航線(xiàn)的公開(kāi)演示飛行，該航線(xiàn)能夠使2.5～3 h的地面車(chē)程縮短至20 min，且預(yù)計(jì)未來(lái)大規(guī)模運(yùn)營(yíng)后單人單程票價(jià)在兩三百左右，屆時(shí)低空出行將不再成為少數(shù)人出行的專(zhuān)屬，而是能夠成為大眾都可選擇的高效出行方式。

然而城市空中交通作為一種新的交通方式，大眾對(duì)此的了解較少，為了了解可能會(huì)影響出行者選擇該種方式的相關(guān)因素，以便對(duì)未來(lái)城市空中交通發(fā)展提出建議，該文將在第2節(jié)對(duì)現(xiàn)有研究中涉及的影響因素進(jìn)行綜述總結(jié)，并在第3部分對(duì)需求預(yù)測(cè)的研究進(jìn)行綜述總結(jié)。

2 基于問(wèn)卷調(diào)查的影響因素分析

了解影響出行者選擇城市空中交通的相關(guān)因素至關(guān)重要，這可為相關(guān)規(guī)劃者與運(yùn)營(yíng)管理者提供實(shí)質(zhì)性的建議，現(xiàn)有部分研究基于問(wèn)卷調(diào)查探究各種潛在因素的影響。該類(lèi)研究方法能夠獲得出行者的個(gè)體屬性相關(guān)信息，如年齡、性別、收入等，這類(lèi)信息有助于分析城市空中交通的潛在目標(biāo)人群，同時(shí)問(wèn)卷調(diào)查能夠更直接地獲知出行者對(duì)城市空中交通的態(tài)度、看法及影響出行者選擇該出行方式的因素。

現(xiàn)有問(wèn)卷調(diào)查主要集中在國(guó)外各地區(qū)，其中美國(guó)地區(qū)的調(diào)查最多，調(diào)查的方式主要為線(xiàn)上問(wèn)卷調(diào)查，樣本量從一百多到兩千多不等，在分析各種因素如何影響出行者的出行選擇行為時(shí)，多使用Logit相關(guān)模型，如表1所示。

2.1 城市空中交通潛在目標(biāo)人群特征

由于問(wèn)卷調(diào)查能夠獲知被訪(fǎng)者的各類(lèi)個(gè)體特征屬性，由此能夠分析更傾向于選擇城市空中交通出行的受訪(fǎng)者個(gè)體特征。

Boddupalli等[2]分析了從不選擇城市空中交通出行人群與始終選擇空中交通出行人群之間的差異，結(jié)果顯示：從不選擇該出行方式的人群相對(duì)年齡更大，女性占比更多，日常出行乘坐飛機(jī)的頻次更少。Boddupalli等[3]在進(jìn)一步的研究中發(fā)現(xiàn)男性和常選擇網(wǎng)約車(chē)出行的受訪(fǎng)者更愿意采用城市空中交通出行。Christelle等[6]探究了德國(guó)慕尼黑地區(qū)出行者將在城市空中交通推行的第幾年采用該出行方式，結(jié)果顯示：36.65%的受訪(fǎng)者將在推行的第二或第三年采用該方式，22.17%將在第一年，14.03%將在第四和第五年，2.71%將在第六年，3.17%表示他們永遠(yuǎn)不會(huì)采用該服務(wù)。在人群特征方面，男性比女性更愿意采用該出行方式；全職工作者比兼職者或?qū)W生更愿意采用該出行方式；學(xué)歷更高的人對(duì)該種出行方式更有興趣。Ahmed等[1]調(diào)查了世界各國(guó)人群相較網(wǎng)約車(chē)愿意多支付城市空中交通費(fèi)用的情況，結(jié)果顯示：年收入超過(guò)10萬(wàn)美元的受訪(fǎng)者愿意多支付每英里3～5美元的費(fèi)用；只有一輛車(chē)或沒(méi)有駕駛證的受訪(fǎng)者中，77.84%愿意多支付每英里3～5美元的費(fèi)用。Ilahi等[4]探究了印度尼西亞雅加達(dá)地區(qū)受訪(fǎng)者的出行選擇行為，結(jié)果顯示：擁有大學(xué)學(xué)位、更年輕的人更傾向于采用城市空中交通。Brunelli等[5]探究了意大利地區(qū)機(jī)場(chǎng)擺渡場(chǎng)景下受訪(fǎng)者的出行選擇行為，結(jié)果顯示：職業(yè)為經(jīng)理或老板的受訪(fǎng)者、出行目的為工作或?qū)W習(xí)的受訪(fǎng)者、使用航空出行頻率較高的受訪(fǎng)者、教育水平更高的受訪(fǎng)者更愿意采用城市空中交通出行。

綜合上述可知，更年輕、教育水平更高、男性、使用航空出行頻率更高、年收入更高的出行者更傾向于采用城市空中交通出行。

2.2 影響出行者選擇城市空中交通的因素

探究影響出行者選擇城市空中交通的因素能夠?yàn)楹罄m(xù)城市空中交通的推廣、運(yùn)營(yíng)、管理等提供決策基礎(chǔ)，而問(wèn)卷調(diào)查能夠較為直觀(guān)地了解這些因素。

Boddupalli等[2]分析了受訪(fǎng)者從不選擇空中出行的原因，其中，28%的受訪(fǎng)者考慮其安全因素，其次23%的受訪(fǎng)者由于不了解該種方式而不選擇該種出行方式，其余原因包括出行費(fèi)用、出行時(shí)間價(jià)值、生活方式習(xí)慣等。Christelle等[6]針對(duì)德國(guó)慕尼黑地區(qū)的研究結(jié)果顯示：安全因素為超過(guò)50%的受訪(fǎng)者選用城市空中交通首要關(guān)注的因素，其次是出行成本、出行時(shí)間、出行準(zhǔn)時(shí)性。Ilahi等[4]針對(duì)印度尼西亞雅加達(dá)地區(qū)的研究結(jié)果顯示：出行費(fèi)用、接入時(shí)間與出行者選擇城市空中交通的概率呈負(fù)相關(guān)。Brunelli等[5]針對(duì)意大利的研究結(jié)果顯示：影響使用城市空中交通的主要因素包括出行者的職業(yè)、出行目的、使用航空出行的頻率。

綜合上述研究結(jié)果可知，城市空中交通的安全性為影響出行者選擇該出行方式的重要因素，其次出行成本、出行目的、出行行為習(xí)慣等也同樣會(huì)影響出行者選擇該出行方式。

3 城市空中交通需求預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀

需求預(yù)測(cè)對(duì)于未來(lái)垂直起降場(chǎng)的布設(shè)，制定運(yùn)營(yíng)管理策略都至關(guān)重要，由于城市空中交通現(xiàn)暫未在現(xiàn)實(shí)中推行，因此預(yù)測(cè)未來(lái)的需求無(wú)法依賴(lài)過(guò)去的出行數(shù)據(jù)，但仍能通過(guò)各種出行方式向城市空中的轉(zhuǎn)移來(lái)測(cè)算潛在的出行需求。

采用城市空中交通出行共有三個(gè)階段，由圖1可知，出行者首先采用步行或其他交通方式從出行起點(diǎn)到達(dá)起始垂直起降場(chǎng)，在此處乘坐電動(dòng)垂直起降航空器到達(dá)終點(diǎn)垂直起降場(chǎng)，最后從終點(diǎn)垂直起降場(chǎng)到達(dá)出行終點(diǎn)。其出行時(shí)間和費(fèi)用分別如式（1）和式（2）。

UAMtime=taccess+ttransfer+tair+tegress （1）

UAMfare=fbase+fperkilo×dist （2）

其中，taccess——從起點(diǎn)到起始垂直起降場(chǎng)的時(shí)間（min），ttransfer——在垂直起降場(chǎng)的中轉(zhuǎn)時(shí)間（min），tair——空中出行時(shí)間（min），tegress——從終點(diǎn)垂直起降場(chǎng)到終點(diǎn)的時(shí)間（min）。當(dāng)不考慮接入接出部分的費(fèi)用時(shí)，城市空中交通費(fèi)用僅由空中出行費(fèi)用組成，其中，fbase——基本出行費(fèi)用（元），fperkilo——每千米的出行費(fèi)用（元/千米），dist——空中出行距離（km）。當(dāng)城市空中交通相較其他出行方式有時(shí)間、費(fèi)用等方面的優(yōu)勢(shì)時(shí)，出行者才可能由其他交通方式轉(zhuǎn)向城市空中交通。

Milos等[7]對(duì)瑞士蘇黎世的城市空中出行需求進(jìn)行預(yù)測(cè)。在4瑞士法郎基本出行費(fèi)用加上4瑞士法郎每千米的價(jià)格設(shè)定下，需求隨著不同飛行速度及接入垂直起降場(chǎng)時(shí)間的變化而在70～110瑞士法郎之間變化，當(dāng)出行費(fèi)用降低一半時(shí)，出行需求增加5倍以上。Milos等[8]在進(jìn)一步對(duì)蘇黎世的空中出行需求研究中發(fā)現(xiàn)，城市空中交通出行主要分布在早高峰和晚高峰，基本票價(jià)增加2倍會(huì)使出行需求減少約1/3。Goyal等[9]對(duì)美國(guó)10個(gè)城市測(cè)算其空中出行需求，結(jié)果顯示：早期潛在需求將達(dá)到每天5.5萬(wàn)次出行，且在潛在出行需求中超過(guò)30 min的行程約為總需求的98%左右，說(shuō)明空中出行在長(zhǎng)距離出行中較有優(yōu)勢(shì)。出行者時(shí)間價(jià)值的提高、交通擁堵程度的增加，以及先進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)都會(huì)使需求增加。Rimjha等[10]利用混合Logit模型對(duì)北加利福尼亞地區(qū)的城市空中出行需求進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果顯示：當(dāng)垂直起降場(chǎng)的數(shù)量為75個(gè)，出行費(fèi)用為1美元每英里時(shí)，有42 140次出行需求，但當(dāng)每英里的費(fèi)用增加20美分，需求即減少34%。當(dāng)垂直起降場(chǎng)數(shù)量為200個(gè)，出行費(fèi)用為每英里1.20美元時(shí)，最繁忙的垂直起降場(chǎng)每天需要承接5 740次出行，且預(yù)計(jì)61%的出行在高峰期。Ilahi等[4]同樣發(fā)現(xiàn)出行需求對(duì)出行費(fèi)用的敏感性，出行費(fèi)用增加1%大約會(huì)減少2%～9%選擇城市空中交通的可能性。Vishwanath等[11]通過(guò)設(shè)置出行轉(zhuǎn)移規(guī)則利用仿真對(duì)舊金山地區(qū)能從城市空中交通受益的需求進(jìn)行測(cè)算，結(jié)果顯示：在擁堵時(shí)期，即使時(shí)間節(jié)省度為50%，中轉(zhuǎn)時(shí)間為15 min，仍有接近45%的出行受益；當(dāng)時(shí)間節(jié)省度為25%，中轉(zhuǎn)時(shí)間為5 min時(shí)，接近90%的出行能夠收益。當(dāng)考慮一天所有時(shí)段的情況時(shí)，時(shí)間節(jié)省度為25%，中轉(zhuǎn)時(shí)間為5 min時(shí)，僅有接近50%的出行能夠受益，當(dāng)時(shí)間節(jié)省度為50%，中轉(zhuǎn)時(shí)間15 min時(shí)，沒(méi)有出行能夠受益。

綜上所述，城市空中交通需求對(duì)于出行票價(jià)、中轉(zhuǎn)時(shí)間較為敏感，同時(shí)，城市空中交通由于不受地面交通擁堵的限制，在高峰期出行能夠節(jié)省更多的出行時(shí)間，相較其他地面出行方式有更多時(shí)間上的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)總結(jié)現(xiàn)有文獻(xiàn)中城市空中交通需求預(yù)測(cè)及其相關(guān)影響因素，得出以下結(jié)論：

（1）對(duì)于目標(biāo)人群來(lái)說(shuō)：年收入越高、越年輕、學(xué)歷越高、航空出行頻率越高、采用網(wǎng)約車(chē)出行頻率越高的出行者更傾向于采用城市空中交通出行。

（2）安全因素、出行費(fèi)用、出行時(shí)間、出行可靠度為影響出行者選擇城市空中出行重要的幾個(gè)因素。

（3）城市空中交通需求對(duì)于出行票價(jià)、中轉(zhuǎn)時(shí)間較為敏感。高峰期出行在城市空中交通潛在需求中占有較大的比例。

由此，可對(duì)城市空中交通后續(xù)的發(fā)展提出建議：

（1）初始推行城市空中交通時(shí)，可用于機(jī)場(chǎng)擺渡，因?yàn)楹娇粘鲂姓咧懈呤杖肴后w比例高，且機(jī)場(chǎng)距離城市中心一般較遠(yuǎn)，此時(shí)利用城市空中出行連接機(jī)場(chǎng)與市中心各地較有優(yōu)勢(shì)。

（2）在推行前做好宣傳工作，讓出行者充分了解該種出行方式，消解出行者對(duì)于安全因素等方面的擔(dān)憂(yōu)，且可通過(guò)累積的飛行數(shù)據(jù)更直觀(guān)地向大眾展示該出行方式的安全性。

（3）由于城市空中交通對(duì)于出行費(fèi)用及中轉(zhuǎn)時(shí)間較為敏感，因此需設(shè)定合理的出行費(fèi)用以促使更多的出行者選擇該出行方式，同時(shí)需設(shè)計(jì)高效的中轉(zhuǎn)流程以減少在垂直起降場(chǎng)的中轉(zhuǎn)時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

[1]Ahmed S S， Fountas G， Eker U， et al. An exploratory empirical analysis of willingness to hire and pay for flying taxis and shared flying car services [J]. Journal of Air Transport Management， 2021，90：101963.

[2]Boddupalli S S， Garrow L A. Estimating demand for an electric vertical landing and takeoff （evtol） air taxi service using discrete choice modeling， f， 2019[C].

[3]Boddupalli S-S， Garrow L A， German B J， et al. Mode choice modeling for an electric vertical takeoff and landing （eVTOL） air taxi commuting service [J]. Transportation Research Part A： Policy and Practice， 2024，181：104000.

[4]Ilahi A， Belgiawan P F， Balac M， et al. Understanding travel and mode choice with emerging modes; a pooled SP and RP model in Greater Jakarta， Indonesia [J]. Transportation Research Part A： Policy and Practice， 2021，150：398-422.

[5]Brunelli M， Ditta C C， Postorino M N. SP surveys to estimate Airport Shuttle demand in an Urban Air Mobility context [J]. Transport Policy， 2023，141：129-39.

[6]Al Haddad C， Chaniotakis E， Straubinger A， et al. Factors affecting the adoption and use of Urban Air Mobility [J]. Transportation Research Part A： Policy and Practice， 2020，132：696-712.

[7]Balac M， Vetrella A R， Rothfeld R， et al. Demand estimation for aerial vehicles in urban settings [J]. IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine， 2019（3）：105-16.

[8]Balac M， Rothfeld R L， H?rl S. The Prospects of on-demand Urban Air Mobility in Zurich， Switzerland; proceedings of the 2019 IEEE Intelligent Transportation Systems Conference （ITSC）， F 27-30 Oct. 2019，2019[C].

[9] Goyal R， Reiche C， Fernando C， et al. Advanced air mobility： demand analysis and market potential of the airport shuttle and air taxi markets [J]. Sustainability， 2021（13）：7421.

[10] Rimjha M， Hotle S， Trani A， et al. Commuter demand estimation and feasibility assessment for Urban Air Mobility in Northern California [J]. Transportation Research Part A： Policy and Practice， 2021，148：506-24.

[11] Bulusu V， Onat E B， Sengupta R， et al. A traffic demand analysis method for Urban Air Mobility [J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems， 2021，22（9）：6039-6047.

收稿日期：2024-03-28

作者簡(jiǎn)介：唐敏（2000—），女，碩士研究生，研究方向：城市空中交通。