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垂直起降站(Vertiport)与 UTM 系统如何重构城市空中交通

14人参与 |时间:2025年09月09日 14:06 |

法国巴黎和韩国首尔 UAM空中交通商业化进程,2020年还记录过我们国家亿航飞行器在韩国首飞的情况,今年年初深圳罗湖体育休闲公园上空,一架 亿航EH216-S 无人驾驶载人飞行器从全球首个全自动智能垂直起降站平稳升空,完成了城市空中交通(UAM)商业化运营的关键一跃,在这里必须给我们的深圳点个大大的红心赞。垂直起降站与 UTM 系统的协同发展,已打开了城市交通的全新维度。当我们站在深圳罗湖 UAM 中心的观景平台,看着 eVTOL 在智能调度下有序起降,或许正在见证人类交通史上继汽车、高铁之后的第三次革命。

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这一幕不仅标志着 "空中出租车" 从科幻走向现实,更揭开了垂直起降站(Vertiport)与无人系统交通管理(UTM/U-space)协同发展的新篇章。当城市低空逐渐成为新的交通动脉,如何通过基础设施创新与智能管理技术,构建安全、高效、可持续的空中交通生态,我们将通过深圳罗湖UAM体验中心项目案例从设计实践到系统集成探讨剖析一下低空经济时代的核心基础设施设计。

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一、垂直起降站:城市空中交通的 "地面枢纽"      垂直起降站作为 eVTOL(电动垂直起降飞行器)的专属基础设施,其设计理念已彻底突破传统机场的框架。深圳罗湖 UAM 中心的 753 平方米空间里,亿航智能创造性地采用三层立体布局:地下层为能源补给区,一层设有机库与登机区,二层则通过垂直升降平台实现飞行器快速调度,每小时可完成 12 架次的起降周转。这种 "向上生长" 的设计思路,使得垂直起降站能在寸土寸金的城市核心区落地,为空中交通网络的高密度覆盖奠定基础。

几何布局的科学密码     美国联邦航空管理局FAA《基于分布式电力推进的低空基础设施设计指南》规定,现代垂直起降站需严格划分接地离地区(TLOF)、最终进近和起飞区域(FATO)及安全缓冲区三大功能区。其中 TLOF 的混凝土强度需达到 C30 以上,表面平整度误差不超过 3mm,以适应 eVTOL 起降时的高频振动;FATO 区域则需设置多光谱引导灯,确保飞行器在暴雨、雾霾等恶劣天气下仍能精准定位。荷兰鹿特丹港的垂直起降站更创新采用 "模块化拼接" 设计,可根据货运需求灵活增减停机位,实现基础设施的弹性扩展。

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能源系统的革新突破     电力供应是垂直起降站区别于传统机场的另一核心特征。罗湖 UAM 中心采用 "光伏顶棚 + 储能电池 + 智能电网" 的三联供系统,日均发电量可达 800 度,满足 15 架 EH216-S 的日常充电需求。FAA 在设计指南中特别强调,充电设施需具备 "车 - 站 - 网" 双向互动能力,即飞行器电池可在电网负荷低谷时蓄电,高峰时向站内设施供电,形成能源闭环。乔比航空的垂直起降试验站更实现了充电技术的突破,其研发的液冷式快充系统能在 15 分钟内为 eVTOL 补充 80% 电量,将地面停留时间压缩至传统直升机的 1/3。

降噪设计的民生考量     噪音污染曾是 eVTOL 商业化的最大障碍。贝尔公司的 Nexus 飞行器通过 2.4 米直径的涵道风扇设计,配合顶端变细导流结构,将噪音向上引导,使地面噪音水平降低至 60 分贝以下,相当于城市主干道的环境噪音。垂直起降站的选址更需经过精密的声学模拟,深圳罗湖 UAM 中心特意避开居民区,选择体育公园作为起降点,并在周边种植 30 米宽的降噪林带,进一步削弱噪音传播。EASA(欧洲航空安全局)已率先出台法规,要求垂直起降站周边 1 公里内的日间噪音不得超过 55 分贝,夜间不超过 45 分贝,这一标准正成为全球行业基准。

二、UTM/U-space:低空交通的 "智慧大脑"      当深圳计划到 2026 年建成 100 个垂直起降站,鹿特丹港实现无人机常态化岸对船配送,如何避免这些空中节点陷入 "空中堵车"?答案就在 UTM(无人系统交通管理)系统中。这种专为低空飞行器设计的智能管理体系,正通过 AI 算法与实时数据处理,构建起看不见的 "空中交通网"。

三、全球三大技术路线比拼      在 UTM 系统研发上,中美欧形成了各具特色的技术路径。美国采用 "政府引导 + 市场运作" 模式,NASA 研发的 UTM 原型系统已实现 90% 空域申请的自动化处理,亚马逊、AirMap 等企业可通过开放接口提供商业化调度服务。欧盟则通过 U-space 计划构建四级服务体系:从 U1 级的电子注册到 U4 级的 ATM 系统深度互联,鹿特丹港的示范项目已实现无人机在 C 类管制空域(需空管服务)与有人机的协同运行。中国则创新提出 "分层、分类、分域、网格化" 管理理念,基于北斗系统开发的 "八卦图" 立体航线网络,能在 600 米以下空域实现无人机的精准定位与动态路径规划,珠海、成都等地的试点已验证其可行性。

AI 驱动的四大核心能力    UTM 系统的革命性突破在于引入人工智能技术,使其具备传统空管系统无法企及的动态管理能力。在深圳的 UTM 试点中,AI 算法展现出惊人效能:通过深度学习分析历史飞行数据,系统可提前 15 分钟预测空域拥堵点,自动调整航线优先级;在 2025 年深圳迎春花市期间,AI 成功调度 50 架次无人机配送鲜花,零冲突完成任务。其核心能力体现在四个方面:动态空域分配(根据实时需求调整航线)、风险预测预警(识别黑飞无人机与异常轨迹)、多源数据融合(整合气象、交通、空管信息)、自学习优化(适应不同城市的飞行特征)。NASA 最新测试显示,AI 驱动的 UTM 系统可同时管理 200 架无人机的协同作业,冲突预警准确率达 99.7%。

安全冗余的技术保障     低空交通的安全红线需要多重技术防线。中国研发的 UTMISS(无人机交通管理信息服务系统)构建了 "天地一体" 的监控网络:地面雷达可覆盖 5 公里半径空域,无人机搭载的 ADS-B 收发器能实时广播位置信息,北斗系统提供厘米级定位支持。鹿特丹港的 UTM 系统更创新设计 "幽灵操作" 模式,当无人机出现故障时,系统可自动接管控制权,引导其前往预设的应急迫降区。FAA 在 2025 年更新的监管要求中明确规定,UTM 系统必须具备 "失效 - 安全" 机制,任何单点故障都不能导致整个空域管理瘫痪。

三、协同进化:构建低空交通生态系统     垂直起降站与 UTM 系统的深度融合,正在催生全新的城市空中交通生态。这种协同不仅体现在技术层面的互联互通,更重构了空域资源分配、能源利用与商业模式的底层逻辑。

站网协同的效率革命    深圳罗湖 UAM 中心的运营数据显示,当垂直起降站接入 UTM 系统后,飞行器的地面周转率提升 40%,空中间隔时间从 3 分钟缩短至 90 秒。这种效率提升源于三个关键协同:一是起降调度协同,UTM 系统根据飞行器续航状态,自动分配最优起降时段;二是能源补给协同,通过预测飞行需求,提前准备充电工位;三是应急响应协同,当某一站出现故障时,系统可快速分流至周边站点。FAA 的模拟测试表明,网络化运营的垂直起降站群,其整体运行效率是孤立站点的 3 倍以上。

未来城市的空中图景    2025 年,低空经济已成为全球城市竞争的新赛道。深圳规划的 "15 分钟空中交通圈",将通过 100 个垂直起降站与 UTM 系统的联动,实现中心城区与机场、港口的快速连接。鹿特丹港则计划将无人机配送范围扩展至整个北海区域,构建跨国界的海上空中物流网络。技术创新仍在加速:NASA 正在测试的 "空中高速公路" 系统,可实现 eVTOL 的全自主飞行;中国研发的氢电混合 eVTOL,将续航里程提升至 800 公里,为城际空中交通奠定基础。

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挑战与思考    低空经济的时代已经来临,它不仅改变着我们的出行方式,更重构着城市的空间布局与生活节奏。在这场变革中,垂直起降站是连接地面与天空的物理枢纽,UTM 系统是保障安全高效的数字中枢,而两者的协同则是激活整个低空经济的关键密码。未来已来,天空不再遥远。

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