eVTOL飞机在减少城市交通拥挤方面的作用

随着城市人口超过全世界特大城市的1000万,地面交通拥堵已成为生产力、空气质量和生活质量的日常消耗。 传统的修复措施 — — 扩大道路、扩大地铁或增加公共汽车车道 — — 往往落后于需求或需要大量资本支出。 在这方面,电动垂直起飞和着陆飞机从概念图画转向了严重的发展管道,为城市交通提供了第三个层面。 本条探讨了eVTOL如何缓解特大城市地面交通拥堵、正在取得的进展和仍然存在的障碍。

了解eVTOL飞机

eVTOL飞机是完全电动的汽车,可以垂直升降,从而消除了对跑道的需求。 它们的设计范围从多轮无人机和螺旋桨,到倾斜或升降机的配置,一旦升降机升空,就可过渡到前方飞行。 与传统直升机相比,eVTOL更安静(飞行时的噪音水平通常为60-70分贝 ) , 尾管排放为零,每客里运行成本也低得多。 它们正在研制中,载客2-6人,加上一名飞行员(或未来自主操作),在城市郊区、机场和商业区之间旅行的航程为30-100英里(理想) 。

关键技术区别

  • 推进:所有由锂离子或固态电池供电的电力发动机。
  • 飞行控制:] 具有分布式电动推进的先进飞 ⁇ by ⁇ 线系统,以保持稳定.
  • 无噪脚印:[] 多旋翼冗余使得操作比直升机更安静,特别是在接近时.
  • 基础设施需要: Vertiports——与充电设施兼容的着陆台——而不是机场。

Joby Aviation、Archer Aviation、Lilium和Volocopter等公司已经全面空运了原型机,并正在争取与包括联邦航空局和EASA在内的机构进行认证。

eVTOLs如何直接缓解地面交通拥挤

拥挤从根本上说是道路供应和车辆需求之间的不匹配。 eVTOL在街道网格上增加了平行的高速网络。 通勤者不用在45分钟的交通中停留,而可以乘坐10分钟的航班。 这一转变减少了单人乘坐的车辆数量,释放了地面街道的容量,缩短了每个人的出行时间。 NASA和城市空中机动计划的研究显示,在大都市里每小时只部署500个eVTOL航班,在高峰期可以将平均道路拥堵率降低8—12%。

最大摄入量缓解目标使用案例

  • 机场穿梭:[] 连接市中心枢纽与主要机场(如LAX与圣莫尼卡).
  • Suburb ⁇ to ⁇ city通勤:[] 绕过高速公路瓶颈,如洛杉矶405路或伦敦周围的M25路.
  • 城市间跳动: 连接附近的特大城市(如圣保罗至里约热内卢),不使用公路或铁路.
  • 紧急服务:第一通讯员和避免路障的医疗运输.

基础设施要求:机场、充电和航空设施管理

要想有效减少道路拥堵,城市必须建立一个脊椎 — — 专门起降场位于屋顶、停车场或空地上。 每个脊椎都需要一个或多个起降台、电池充电站、乘客候车区和安全/安全设备。 单一的脊椎可以视设计情况每小时处理10-20次操作。 为了为2000万人的大城市服务,分析师估计需要200-400次脊椎,距离大约5-10公里。

同样重要的是,一个新的空中交通管理系统可以使eVTOL安全地与传统飞机、无人驾驶飞机和彼此分离。 欧洲的UQSpace[概念和 UAS交通管理[UTM]倡议正在美国开发数字自动化系统,能够处理每小时数千次低空飞行。 没有这种基础设施,eVTOL的规模就无法超出示范项目。

与现有公共交通一体化

最有效的缓解拥堵措施将来自将eVTOL作为地铁、公共汽车和通勤铁路的首个补充点。 位于主要中转节点的Vertiports允许乘客飞到一个车站,然后通过火车或公共汽车完成旅程。 这种“多式联运”方法减少了停车需求,并鼓励了现有的过境使用。 新加坡和迪拜等城市已经在规划地铁站附近的顶点。

经济和环境影响

减少拥堵有直接的经济效益:减少交通浪费时间意味着工人生产率提高、地面车辆燃料消耗减少以及货运延误减少。 美国交通部2022年的一份报告显示,拥堵使美国经济损失了1,790亿美元的时间和过剩燃料。 如果eVTOL只占城市行程的5%,那么它们每年就能恢复数十亿的经济价值。

电子视网膜的电源在环境上释放出零的局部污染物,并运行在电网电源上,电网电源越来越可再生。 自然能源[的生命周期分析显示,即使如今的电网组合,电子视网膜的每座客车产生的温室气体比汽油车少50-70%。 随着电池的改进和电网脱碳,这一优势将会扩大。

大规模部署面临的挑战

尽管有这一承诺,但必须克服若干重大障碍,才能使电子视障网络成为日常的堵塞工具。

管理和认证

电子航空技术公司还没有获得主要航空当局的全面认证。 这一过程要求严格测试安全性、可靠性和噪音。 监管部门正在为有动力的升降机建立新的框架,模糊飞机和转盘之间的界限。 FAA的城市空中机动计划[旨在2028年实现初始运行,但直到20世纪30年代初,商业全面推出可能要持续到20世纪30年代初。

安全和公众接受

eVTOL为减少拥堵,公众必须相信它们。 调查始终表明噪音、坠机风险和隐私问题排在前列。 制造商正在设计冗余推进、紧急降落伞和自动碰撞系统。 然而,任何引人注目的事故都可能使公众信心逐年下降。 宣传活动和应急服务早期使用可能有助于建立接受能力。

初始费用高

早期eVTOL航班价格昂贵,每座100美元,每次15分钟的行程为200美元,这限制在商务旅行者和富裕的通勤者,而不是广泛的交通拥堵。 规模经济、电池成本的降低和竞争预计到2035年将降至每趟30美元,从而使它们与乘乘乘和出租车竞争。 在此之前,eVTOL将服务于一个特殊市场,除非对公共交通提供大量补贴。

空域整合和电池限制

如今的低空空域被轻度使用,但增加数千架eVTOL飞行需要小心地与无人机、通用航空和直升机分离。 电池能量密度限制范围和有效载荷,即eVTOL还不能在不牺牲乘客数量的情况下取代长途通勤(60英里以上 ) 。 快速充电(15分钟以下 ) 仍在开发中,随着时间的推移电池的退化可能会增加运行成本。

案例研究:早期电子视频TOL部署计划

几个思考前进的城市和区域已经在打下基础。 洛杉矶Archer Aviation与Archer Aviation合作,在2026年前利用现有直升机停机坪和新的顶点启动一个空中出租车网络。 Uber Elevate[(现为乔比的一部分)在达拉斯沃思服务。在亚洲,[Volocopter完成了试点飞行示范,该市政府的目标是在2026年前实现eVTOL的运行。 同时,EHang已经获得中国自主的eVTOL运营的批准。这些早期方案将提供有关拥堵、噪音和用户的实生数据。

未来展望:改变大城市流动

未来10-15年,eVTOL飞机正准备从新型发展成为城市交通中有意义的组成部分。 随着顶点网络的扩大和成本的下降,eVTOL公司可以在2040年前在特大城市中处理所有航班的3-5 % , 根据McKinsey[。 这一小比例可以不成比例地减少拥堵,因为空中旅行绕过最糟糕的阻塞点,鼓励模式从汽车上转变。 此外,eVTOL业务所产生的数据 — — 旅行模式、需求热点、噪音概况 — — 有助于城市优化地面交通灯光、停车和公共交通时间表。

继续投资电池技术(到2030年的目标是800Wh/kg ) 、 自主飞行系统以及支持性监管将加速采用。 关键是将eVTOL整合到无缝的多式联运网络中,由e scooter或人行道机器人组成的“最后一英里”完成门到门的旅程。 如果做得好,eVTOL不仅可以缓解地面交通拥堵,还可以减少城市空气污染,并创造价值数千亿的新航空业。

结论

eVTOL飞机提供了一种现实、高价值的工具,可以对抗日益严重的特大城市交通拥堵危机。 通过利用垂直空域,它们可以绕过表面瓶颈,缩短旅行时间,减少排放。 然而,成功取决于协调的基础设施开发、监管进步、公众接受和成本降低。 早期的采用者如洛杉矶和新加坡正在规划道路。 对于世界其他特大城市来说,规划eVTOL一体化的时间现在已经是永久的了。