在低空經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的大背景下，小型無人機以其多功能性、靈活性以及低成本的顯著優(yōu)勢，正逐步廣泛應(yīng)用于城市軌道交通的巡檢維護、物資運輸以及安防監(jiān)控等關(guān)鍵領(lǐng)域。這一應(yīng)用為軌道交通行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與服務(wù)模式升級開辟了全新路徑。文章深入探究小型無人機在推動軌道交通行業(yè)轉(zhuǎn)型升級過程中所發(fā)揮的作用，并對其未來發(fā)展趨勢展開全面分析。
一、低空經(jīng)濟的發(fā)展特點
近年來，全球低空經(jīng)濟呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢美國、歐洲等國家和地區(qū)在通用航空、無人機制造和應(yīng)用等領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，形成了較完善的產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)集群。我國低空經(jīng)濟起步相對較晚，但發(fā)展勢頭迅猛。隨著低空空域管理改革的推進和相關(guān)政策的支持，我國低空經(jīng)濟迎來了快速發(fā)展的機遇期。在通用航空領(lǐng)域，我國的通用機場數(shù)量不斷增加，飛行器制造企業(yè)逐漸發(fā)展壯大，通用航空作業(yè)領(lǐng)域不斷拓展，涵蓋了農(nóng)林作業(yè)、工業(yè)飛行、航空攝影、飛行培訓(xùn)等多個方面。在無人機領(lǐng)域，我國的無人機制造技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，消費級無人機和工業(yè)級無人機的產(chǎn)量和銷量均位居全球前列。無人機在物流配送、農(nóng)業(yè)植保、電力巡檢、測繪等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力支持。
二、軌道交通行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國軌道交通行業(yè)近年來取得了較多成果。在鐵路領(lǐng)域，我國的高速鐵路建設(shè)速度和運營里程均位居世界第一，高鐵技術(shù)在列車運行控制、高速列車制造、軌道建設(shè)等方面達到了國際先進水平。城市軌道交通在我國也得到了快速發(fā)展，地鐵、輕軌等城市軌道交通線路不斷延伸，運營里程逐年增加。
三、低空經(jīng)濟與軌道交通行業(yè)協(xié)同發(fā)展的條件
3.1 安全管理邏輯類似
軌道交通與低空管理具有類似的安全管理邏輯。在低空領(lǐng)域，安全是重中之重，低空飛行器需要進行嚴格的適航認證管理，確保航空器本身的安全性。另外需建立完善的空中交通管制體系，合理劃分低空飛行區(qū)域，對低空飛行活動建立實時監(jiān)控確保飛行器的安全運行，防止飛行器之間發(fā)生碰撞事故。軌道交通行業(yè)信號系統(tǒng)作為苛求系統(tǒng)，其完備的安全認證體系與航空認證體系有極大的相似性。軌道交通通訊、監(jiān)視、信號系統(tǒng)等都有成熟的安全保障，同時也是成熟的系統(tǒng)工程[1]。所以兩個行業(yè)的安全管理邏輯既相似又可以相互促進，具備協(xié)同發(fā)展的條件。
3.2 技術(shù)與創(chuàng)新兼容
兩個行業(yè)共同發(fā)展需要具備一定的技術(shù)兼容性，從而可以相互融合地協(xié)同工作。低空經(jīng)濟未來的發(fā)展方向聚焦于電動化、無人化、少油化及垂直起降技術(shù)，軌道交通行業(yè)發(fā)展所積累的通信技術(shù)、自動化運行技術(shù)、多網(wǎng)融合技術(shù)等能夠延伸至低空系統(tǒng)中，助力低空經(jīng)濟實現(xiàn)自動化、智能化、安全化。軌道交通基于通信的列控技術(shù)（CBTC 系統(tǒng)），通過無線通信技術(shù)實現(xiàn)列車的精確控制和調(diào)度，低空飛行的電動飛行器（eVTOL）可利用類似的列控技術(shù)實現(xiàn)空中的交通管理，實現(xiàn)飛行器之間的有序飛行和安全間隔。
另外，空中的交通規(guī)劃與調(diào)度可以利用西安控制中心的實時追蹤通訊技術(shù)，進行必要的調(diào)整和干預(yù)。從技術(shù)角度來看，城市軌道交通行業(yè)與低空具有兼容性，且多年的發(fā)展經(jīng)驗?zāi)軌驗榈涂战?jīng)濟的發(fā)展起步提供更多的可能性，兩者的協(xié)同發(fā)展也能夠推動技術(shù)的不斷進步與創(chuàng)新。
3.3 基礎(chǔ)設(shè)施共享
完善的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對低空經(jīng)濟的穩(wěn)健、長遠發(fā)展起著決定性作用。城市軌道交通行業(yè)目前有完善的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，包括車站及附屬建筑、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、車輛基地等。
城市軌道交通的車輛段和停車場通常面積較大，且具有一定高度的建筑設(shè)施，可以作為無人機的起降點及飛行器的維護和儲存點。城市軌道交通設(shè)置了完善的沿線通信基站，可為低空飛行器提供通信鏈接方面的支持，確保低空飛行的通信和指揮。軌道交通的TOD開發(fā)模式也可以為低空經(jīng)濟未來的發(fā)展提供更加豐富的應(yīng)用場景。低空經(jīng)濟可以充分利用城市軌道交通的基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)資源共享和協(xié)同發(fā)展。同時，兩個行業(yè)間的信息交流與資源共享也是協(xié)同發(fā)展的必要條件。
四、小型無人機在城市軌道交通中的應(yīng)用展望
4.1 意外及事故處理
隨著技術(shù)的不斷進步，小型無人機將具備更高級的自主飛行能力，能夠?qū)崿F(xiàn)自動起飛、巡航、降落和避障等功能。同時，也將具備更高的飛行安全性和效率，其可以在復(fù)雜環(huán)境中迅速到達現(xiàn)場并進行實時監(jiān)測，輔助現(xiàn)場指揮，高效定位受災(zāi)位置，引導(dǎo)救援行動，并能夠運送救援及應(yīng)急物資。城市軌道交通的建設(shè)往往處于城市繁華地段的地下或地面，一旦發(fā)生突發(fā)情況容易發(fā)生次生災(zāi)害，所以城市軌道交通的應(yīng)急響應(yīng)需要高效、可靠、科學(xué)的處理，將小型無人機應(yīng)用到城市軌道交通行業(yè)的應(yīng)急處理中能夠很好地降低運營損失及社會影響。
例如，地鐵車輛在隧道區(qū)間里發(fā)生嚴重故障的情況下，小型無人機可通過自身配備的紅外傳感器、紅外攝像頭、激光雷達以及自主學(xué)習(xí)和智能算法等技術(shù)對事故現(xiàn)場進行探查，能夠快速、直觀地為應(yīng)急指揮人員提供實時現(xiàn)場情況的影響及故障數(shù)據(jù)[2]。使應(yīng)急救援指揮人員能夠快速判斷現(xiàn)場情況，及時提供相應(yīng)的支持，避免因人工前往隧道區(qū)間所帶來的信息傳遞不及時，并為先期救援人員的人身安全提供保障。同時，能夠提高事故處理的效率，降低事故對城市軌道交通整體運營帶來的影響，避免事態(tài)擴大。
4.2 線路保護區(qū)安全管理
因城市的快速發(fā)展，軌道交通線路保護區(qū)內(nèi)的作業(yè)項目也逐漸增加，對于線路保護區(qū)的安全防護要求也逐步增加。小型無人機飛行器通過搭載地理信息系統(tǒng)（GIS）、移動互聯(lián)技術(shù)，結(jié)合高精度的北斗定位系統(tǒng)，經(jīng)過人工智能模型的實時計算[3] [4]，可通過預(yù)設(shè)的航線自動飛行，執(zhí)行城市軌道交通線路安全保護區(qū)的巡查任務(wù)，從而保障城市軌道交通線網(wǎng)的運營安全，也能大大降低人工巡視線路保護區(qū)的成本，做到線路保護區(qū)安全的監(jiān)控與預(yù)警。
目前，合肥軌道交通4 號線采用的全空間智能感知巡檢系統(tǒng)，通過無人機和量子技術(shù)的結(jié)合，實現(xiàn)了對線路保護器的全方位監(jiān)控與預(yù)警，并替代部分人工巡檢工作。
結(jié)合人工智能模型和機器學(xué)習(xí)技術(shù)，小型無人機飛行器搭載的攝像頭可將安全保護區(qū)內(nèi)采集的圖片信息進行數(shù)據(jù)分析，識別軌道交通安全保護區(qū)內(nèi)潛在的危險源。例如，將樁基鉆機、挖掘機等對軌道交通運營安全易產(chǎn)生威脅的機械設(shè)備以及危險的施工行為等信息，推送到運營控制中心，從而起到預(yù)警作用。
未來，無人機將具備更高的自主飛行能力、更精準的風(fēng)險識別能力和更強大的數(shù)據(jù)分析能力。例如，TriRNet 技術(shù)通過實時鐵路識別網(wǎng)絡(luò)，能夠準確區(qū)分圖像中所有軌道的幾何分布，進一步提高了巡檢的準確性和效率，城市軌道交通行業(yè)在無人機巡檢技術(shù)方向上將會有更深度的融合。
4.3 運營及檢修物料配送
城市軌道交通的運營及設(shè)備檢修作業(yè)需要大量的物料配送，且物料配送又有分布范圍廣及站點固定的特點。通常情況下，軌道交通運營公司會建立大型的倉儲中心，用于物料及運營消耗品等各類物料的存儲及配送。
目前，在物流配送方面，小型無人機已成為未來物流配送的重要發(fā)展方向，物流配送也是低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域和驅(qū)動力[6]。無人機能夠高效地完成配送任務(wù)，尤其在城市交通擁堵的情況下，通過空中飛行繞過地面障礙，顯著縮短配送時間。
軌道交通行業(yè)的物流配送結(jié)合小型無人機的應(yīng)用，可以更加精準地規(guī)劃配送路線，避免因交通擁堵造成的配送延遲，與軌道物流配送有極高的適配性。城市軌道交通的配送點往往是軌道交通的站點，通常是相對固定的，且位于城市交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點，利用無人機配送可提升效率，減少不確定性，能夠為軌道交通的運營提供更為精準的服務(wù)。
五、結(jié)語
綜上所述，低空經(jīng)濟在城市軌道交通行業(yè)的發(fā)展具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的戰(zhàn)略意義。通過技術(shù)創(chuàng)新、服務(wù)拓展、產(chǎn)業(yè)升級等方面的融合發(fā)展，低空經(jīng)濟與軌道交通行業(yè)將共同推動城市交通的智能化、綠色化、多元化發(fā)展，為城市居民提供更加便捷、高效、舒適的出行體驗。然而，低空經(jīng)濟在軌道交通行業(yè)的發(fā)展也面臨著空域管理、安全監(jiān)管、技術(shù)標準等多方面的挑戰(zhàn)。因此，需要政府、企業(yè)、科研機構(gòu)等各方共同努力，加強政策支持與引導(dǎo)，完善空域管理與協(xié)調(diào)機制，強化安全監(jiān)管體系建設(shè)，制定統(tǒng)一的技術(shù)標準與規(guī)范，推動技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用，促進低空經(jīng)濟與軌道交通行業(yè)的協(xié)同發(fā)展。(作者：徐亮)
