低空经济与城市轨道交通融合的应用前景
随着UAVs、eVTOLs和其他低空技术的成熟，低空技术在轨道交通中的应用场景愈发广泛，并且展现了巨大的潜力。以下介绍低空与轨道交通融合的几个未来应用场景，这些场景将极大提升轨道交通系统的管理效率、服务质量和安全性。
一、低空经济助力轨道交通运营优化：提升安全与效率
在管理赋能方面，构建“AI+无人机”系统，通过多机协同作业，结合人工智能、大数据等技术，实现空地协同巡检、异物侵限监控等功能，深度融入轨道交通管理体系，解决安全、效率和管理痛点，推动行业从人工作业向智能化转型，开创“低空+轨道”融合新模式。
1.1 设施巡检与异物侵限监测
在轨道交通系统中，定期的设施巡检和异物侵限监控一直是保障安全和效率的关键任务。传统人工巡检费时费力，难以全面覆盖，尤其在难以到达的区域存在安全风险和效率瓶颈。全自动无人机搭载高清摄像头、激光雷达和红外传感器，可实时监控设施状态，快速发现损坏、裂纹等问题，自动生成巡检报告并预警故障，克服人工巡检的滞后性。
在异物侵限监控方面，无人机技术的引入极大地提升了监控的精度和反应速度。相比传统的地面巡逻和固定摄像头，无人机通过实时飞行巡查，尤其在偏远或复杂地形区域，可快速识别树枝、垃圾、车辆等威胁列车运行的异物。搭载智能算法的无人机能自动标记侵限物体并触发报警，迅速通知控制中心处理，大幅提高巡检效率和准确性，降低人工巡检的风险与误差。
1.2 施工区域监控
无人机技术革新了轨道交通施工安全管理。通过高清摄像头和高精度传感器，无人机可全面监控施工现场，精准追踪人员活动，实时识别违章行为(如未佩戴安全装备、高空作业不规范等)，并将数据即时传输至管理人员，确保及时处理，有效降低安全风险。
同时，结合高精度GIS技术，无人机可精确监控施工现场区域，确保施工活动不超范围，避免安全隐患和法律纠纷。无人机按预定路径定期或不定期巡查，实时捕捉施工进展，发现超范围施工并及时上报。同时，无人机还能监控施工现场周边环境，检测不合规活动或外来物体，保障内部和周边安全，避免外部干扰风险。
无人机让施工现场管理更精细智能，实时全面监控助力管理人员快速发现问题，提升施工效率与安全。其记录的数据和画面为工程审计、纠纷解决和安全评估提供重要依据，确保施工过程透明规范。
1.3 保护区巡检与环境动态监测
轨道交通保护区对环境监控要求高，尤其在高密度城市或复杂地质环境。低空技术如UAVs和eVTOLs结合AI算法和实时数据分析，凭借机动性和空中视角，成为智能化巡检重要工具，提升保护区管理效率和响应速度。
无人机技术在异常生产活动和环境监控中的应用至关重要。通过定期巡检，无人机可实时识别未授权的施工活动，如非法建筑或破坏性施工，利用高清摄像头和传感器捕捉图像，通过智能算法分析并及时报警，防止安全事故发生。同时，无人机监控保护区内的堆积物和环境污染，精准检测建筑废料或杂物堆积，防止其影响轨道设施安全。搭载多光谱传感器、红外成像和激光雷达等设备，无人机可在低能见度下监测非法入侵、设备过热等异常情况，并检测地质变化(如土壤沉降、岩体滑移)，提前预警，保障轨道交通安全运行。无人机技术集成应用使轨道交通保护区巡检从人工模式转变为高效、精准、智能的监控模式，大幅提升巡检效率，及时发现并处理异常活动和潜在威胁。
1.4 隧道巡检与设备维护协同优化
隧道作为轨道交通中最复杂的环境之一，具有空间狭小、作业环境复杂等特点，传统巡检方式效率低且存在安全风险。无人机技术的应用显著提升了隧道巡检的效率和安全性。通过集成人员识别技术，无人机可实时监控隧道内人员活动，自动检测未经授权进入危险区域的行为，保障施工安全。同时，配备红外成像仪和高清摄像头，无人机能精准巡检接触网、照明系统、通风设备等关键设施。红外成像技术实时监测设备温度变化，发现过热或故障；高清摄像头捕捉微小裂纹、腐蚀等隐患，实现设备早期检测与及时维护，提升隧道安全管理水平。
无人机实时监控与数据反馈，提升巡检效率与精度，覆盖了传统方法难以到达的隧道角落，全面监控每个环节。
1.5轨道异物清理
在轨道交通系统中，尤其是秋冬季节，落叶会显著影响列车的制动性能，降低轨道摩擦力，增加行车风险。传统的人工清理方法效率低，且受天气和作业时间的限制。为了解决这一问题，无人机技术提供了高效的解决方案。
无人机利用智能识别技术实时监测轨道落叶，并将数据回传至控制中心。系统根据落叶附着程度分级处理：轻度附着区域启动下洗气流装置快速吹扫，重度附着区域触发预警并实时调整列车运行参数。这种智能清理模式显著提升了轨道维护效率，减少了人工清理的成本和时间。特别是在需要频繁清理的区域，无人机能够快速高效地完成任务，确保轨道的安全性。通过这种智能化清理方式，轨道交通系统的安全性得到了显著提升，特别是在易积累落叶的季节和区域。
二、低空-轨道协同物流系统：最后一公里配送
轨道交通系统具有覆盖面广、运力充足等优势，但在城市内部物流，尤其是“最后一公里”配送上，传统地面运输效率低下。为此，无人机与轨道交通系统结合，有效弥补了这一不足。
低空飞行技术凭借灵活高效的优势，可实现物流站点至车站的精准配送，尤其适合城市中心区域。无人机在交通拥堵时通过空中通道完成“最后一公里”配送，显著提升效率。轨道交通与低空飞行器协同运作，构建“轨道+低空”联运体系，轨道交通负责长途运输，低空飞行器承担短途配送，形成高效物流网络。这一创新物流模式融合轨道交通的覆盖优势与低空飞行的高效性，构建“一网多用”的轨道物流体系，显著提升配送效率并缓解交通拥堵。同时，低空物流可减少环境污染，推动绿色低碳发展，助力城市可持续建设。
通过结合轨道交通和低空物流，不仅能够实现高效的“最后一公里”配送，还能够优化城市物流体系，推动物流行业向智能化、绿色化发展迈进。
三、低空与轨道交通的多维载运：探索新型出现方式
低空经济不仅可以在物流领域提供解决方案，还能在出行方面带来革新。轨道+载人的模式结合了轨道交通的高效性与低空的灵活性，能够为市民提供立体化、快捷化的出行服务(见图1)。
图1 协同发展方向3：低空+轨道载人融合出行
结合轨道交通的站场空间资源及各地丰富的自然旅游资源，通过数字化起降场与轨道交通站点结合，打造轨道+低空融合出行经济业态，构建主要站点至旅游景区或其他交通枢纽的空中交通线路，探索空轨联运出行应用新业态。
通过低空载人飞行器(如eVTOLs)，市民可以在城市内快速、便捷地进行短途出行，避免地面交通的拥堵，提升出行效率。这种新型出行方式不仅能改善城市交通的拥堵问题，还能为居民提供更加灵活、多样的出行选择，推动城市出行方式的创新和升级。
融合应用面临的挑战
低空与轨道交通的融合应用虽然为城市交通带来了显著的潜力，但在实际实施过程中，依然面临诸多挑战。这些挑战涉及产业链、政策、管理、经济和社会多个方面，需要在未来的研究和实践中持续解决和优化。以下是低空与轨道交通融合应用中所面临的主要挑战。
一、产业链挑战
低空经济与轨道交通融合面临多重产业链挑战。在制造端，缺乏高可靠性、高安全性和高适应性的行业级无人机系统[30]。同时，现有设备难以满足隧道、桥下等复杂环境的自主飞行需求，且高性能感知设备在无照明环境下的精度不足。通信基础设施支持有限，难以实现无人机与轨道交通系统的高效实时通信，飞行监视体系也无法覆盖隧道等复杂区域。此外，轨道交通基础设施在无人机起降平台规划上存在不足，需要为无人机提供安全、高效的起降空间。
在低空运行产业方面，缺乏无人机与列车协同调度机制，任务执行效率与安全性亟待提升。在低空运营产业中，低空技术应用场景开发尚不成熟，主要集中在巡检和监控领域，未能覆盖更多轨道交通运营任务，需进一步拓展场景并积累产业化经验。这些挑战需要通过技术创新和跨领域合作逐步解决。
二、政策与管理挑战
低空经济与轨道交通的融合应用面临显著的政策与管理挑战，尤其是在空域管理和轨道交通管理的协调上。
轨道交通的应用涉及开放空域和隧道内空域的飞行任务。对于开放空域，空域管控已有明确的规范和管理主体。然而，隧道内空间的飞行管理仍未形成统一的管理主体和规范。隧道内的无人机飞行任务不同于开放空域，它要求更加精细化的管理和协调，但当前在此方面的管理框架尚不成熟，需要进一步明确相关政策和管理机制。
另外，城市轨道交通大多数线路位于城市核心区域，这些区域通常存在大规模的禁飞或限制飞行空域，这对无人机在轨道交通中的应用构成了挑战。为了确保低空经济与轨道交通的有效融合，相关主管部门需要依据具体的应用场景进行详细的风险分析，制定更加精确的管理规定和飞行规则。这些规定不仅要确保空域安全，还需考虑无人机与城市其他交通工具的协同运行。
三、经济与社会挑战
在经济与社会层面，低空与轨道交通融合应用面临的主要挑战体现在高成本投入与社会公众的接受度上。首先，低空技术和基础设施的初期投资较为昂贵。无人机技术的研发、生产、运营维护及其与轨道交通系统的融合，涉及数据接口、通信系统和智能调度系统等，需要大量资金投入。尽管低空经济的长期经济效益可观，但初期高投资成本和较长回报周期仍是技术普及的主要障碍。通过政策扶持、公私合作或市场化手段降低初期投入，加速技术推广，是推动低空经济与轨道交通融合的关键议题。
其次，社会公众对无人机的接受度以及使用场景的限制也是低空飞行与轨道交通融合面临的一个重要挑战。尽管无人机技术已在部分领域广泛应用，但公众对其隐私侵犯、空中安全和噪声污染等问题仍存担忧，尤其是在人口密集区或关键设施附近。提升公众对无人机技术的理解和信任，需通过科普教育、透明化运营和政府监管，缓解负面影响，为低空应用与轨道交通融合创造社会基础。
结束语
低空与轨道交通的融合是智慧城市交通系统的重要创新，具有巨大发展潜力。通过提升运营效率、优化维护管理、推动绿色出行和低空物流，低空技术为轨道交通注入了新活力，助力城市交通向智能化、自动化和绿色化转型。随着UAVs、eVTOLs等技术的成熟，融合模式有望解决“最后一公里”配送、轨道巡检等传统交通难题。
然而，深度融合仍面临技术协同、空域管理、经济与社会接受度等挑战，需要技术开发者、政策制定者和社会各界通力合作，通过跨领域创新逐步突破障碍。未来，这一融合将优化城市交通效率，为构建智能、绿色、可持续的交通网络提供新思路。随着技术进步和政策完善，低空经济有望成为推动城市交通变革的关键力量，引领全球交通系统迈向更高效、安全、可持续的新时代。(作者：郜春海，朱力，苗佳，陈磊，明悦)