低空经济背景下小型无人机在城市轨道交通行业的应用前景探究
在低空经济蓬勃发展的大背景下，小型无人机以其多功能性、灵活性以及低成本的显著优势，正逐步广泛应用于城市轨道交通的巡检维护、物资运输以及安防监控等关键领域。这一应用为轨道交通行业的技术创新与服务模式升级开辟了全新路径。文章深入探究小型无人机在推动轨道交通行业转型升级过程中所发挥的作用，并对其未来发展趋势展开全面分析。
一、低空经济的发展特点
近年来，全球低空经济呈现出快速发展的态势美国、欧洲等国家和地区在通用航空、无人机制造和应用等领域处于领先地位，形成了较完善的产业链和产业集群。我国低空经济起步相对较晚，但发展势头迅猛。随着低空空域管理改革的推进和相关政策的支持，我国低空经济迎来了快速发展的机遇期。在通用航空领域，我国的通用机场数量不断增加，飞行器制造企业逐渐发展壮大，通用航空作业领域不断拓展，涵盖了农林作业、工业飞行、航空摄影、飞行培训等多个方面。在无人机领域，我国的无人机制造技术处于世界领先水平，消费级无人机和工业级无人机的产量和销量均位居全球前列。无人机在物流配送、农业植保、电力巡检、测绘等领域得到广泛应用，为相关产业的发展提供了有力支持。
二、轨道交通行业的发展现状
我国轨道交通行业近年来取得了较多成果。在铁路领域，我国的高速铁路建设速度和运营里程均位居世界第一，高铁技术在列车运行控制、高速列车制造、轨道建设等方面达到了国际先进水平。城市轨道交通在我国也得到了快速发展，地铁、轻轨等城市轨道交通线路不断延伸，运营里程逐年增加。
三、低空经济与轨道交通行业协同发展的条件
3.1 安全管理逻辑类似
轨道交通与低空管理具有类似的安全管理逻辑。在低空领域，安全是重中之重，低空飞行器需要进行严格的适航认证管理，确保航空器本身的安全性。另外需建立完善的空中交通管制体系，合理划分低空飞行区域，对低空飞行活动建立实时监控确保飞行器的安全运行，防止飞行器之间发生碰撞事故。轨道交通行业信号系统作为苛求系统，其完备的安全认证体系与航空认证体系有极大的相似性。轨道交通通讯、监视、信号系统等都有成熟的安全保障，同时也是成熟的系统工程[1]。所以两个行业的安全管理逻辑既相似又可以相互促进，具备协同发展的条件。
3.2 技术与创新兼容
两个行业共同发展需要具备一定的技术兼容性，从而可以相互融合地协同工作。低空经济未来的发展方向聚焦于电动化、无人化、少油化及垂直起降技术，轨道交通行业发展所积累的通信技术、自动化运行技术、多网融合技术等能够延伸至低空系统中，助力低空经济实现自动化、智能化、安全化。轨道交通基于通信的列控技术（CBTC 系统），通过无线通信技术实现列车的精确控制和调度，低空飞行的电动飞行器（eVTOL）可利用类似的列控技术实现空中的交通管理，实现飞行器之间的有序飞行和安全间隔。
另外，空中的交通规划与调度可以利用西安控制中心的实时追踪通讯技术，进行必要的调整和干预。从技术角度来看，城市轨道交通行业与低空具有兼容性，且多年的发展经验能够为低空经济的发展起步提供更多的可能性，两者的协同发展也能够推动技术的不断进步与创新。
3.3 基础设施共享
完善的基础设施建设对低空经济的稳健、长远发展起着决定性作用。城市轨道交通行业目前有完善的基础设施建设，包括车站及附属建筑、供电系统、通信系统、车辆基地等。
城市轨道交通的车辆段和停车场通常面积较大，且具有一定高度的建筑设施，可以作为无人机的起降点及飞行器的维护和储存点。城市轨道交通设置了完善的沿线通信基站，可为低空飞行器提供通信链接方面的支持，确保低空飞行的通信和指挥。轨道交通的TOD开发模式也可以为低空经济未来的发展提供更加丰富的应用场景。低空经济可以充分利用城市轨道交通的基础设施，实现资源共享和协同发展。同时，两个行业间的信息交流与资源共享也是协同发展的必要条件。
四、小型无人机在城市轨道交通中的应用展望
4.1 意外及事故处理
随着技术的不断进步，小型无人机将具备更高级的自主飞行能力，能够实现自动起飞、巡航、降落和避障等功能。同时，也将具备更高的飞行安全性和效率，其可以在复杂环境中迅速到达现场并进行实时监测，辅助现场指挥，高效定位受灾位置，引导救援行动，并能够运送救援及应急物资。城市轨道交通的建设往往处于城市繁华地段的地下或地面，一旦发生突发情况容易发生次生灾害，所以城市轨道交通的应急响应需要高效、可靠、科学的处理，将小型无人机应用到城市轨道交通行业的应急处理中能够很好地降低运营损失及社会影响。
例如，地铁车辆在隧道区间里发生严重故障的情况下，小型无人机可通过自身配备的红外传感器、红外摄像头、激光雷达以及自主学习和智能算法等技术对事故现场进行探查，能够快速、直观地为应急指挥人员提供实时现场情况的影响及故障数据[2]。使应急救援指挥人员能够快速判断现场情况，及时提供相应的支持，避免因人工前往隧道区间所带来的信息传递不及时，并为先期救援人员的人身安全提供保障。同时，能够提高事故处理的效率，降低事故对城市轨道交通整体运营带来的影响，避免事态扩大。
4.2 线路保护区安全管理
因城市的快速发展，轨道交通线路保护区内的作业项目也逐渐增加，对于线路保护区的安全防护要求也逐步增加。小型无人机飞行器通过搭载地理信息系统（GIS）、移动互联技术，结合高精度的北斗定位系统，经过人工智能模型的实时计算[3] [4]，可通过预设的航线自动飞行，执行城市轨道交通线路安全保护区的巡查任务，从而保障城市轨道交通线网的运营安全，也能大大降低人工巡视线路保护区的成本，做到线路保护区安全的监控与预警。
目前，合肥轨道交通4 号线采用的全空间智能感知巡检系统，通过无人机和量子技术的结合，实现了对线路保护器的全方位监控与预警，并替代部分人工巡检工作。
结合人工智能模型和机器学习技术，小型无人机飞行器搭载的摄像头可将安全保护区内采集的图片信息进行数据分析，识别轨道交通安全保护区内潜在的危险源。例如，将桩基钻机、挖掘机等对轨道交通运营安全易产生威胁的机械设备以及危险的施工行为等信息，推送到运营控制中心，从而起到预警作用。
未来，无人机将具备更高的自主飞行能力、更精准的风险识别能力和更强大的数据分析能力。例如，TriRNet 技术通过实时铁路识别网络，能够准确区分图像中所有轨道的几何分布，进一步提高了巡检的准确性和效率，城市轨道交通行业在无人机巡检技术方向上将会有更深度的融合。
4.3 运营及检修物料配送
城市轨道交通的运营及设备检修作业需要大量的物料配送，且物料配送又有分布范围广及站点固定的特点。通常情况下，轨道交通运营公司会建立大型的仓储中心，用于物料及运营消耗品等各类物料的存储及配送。
目前，在物流配送方面，小型无人机已成为未来物流配送的重要发展方向，物流配送也是低空经济产业的重要领域和驱动力[6]。无人机能够高效地完成配送任务，尤其在城市交通拥堵的情况下，通过空中飞行绕过地面障碍，显著缩短配送时间。
轨道交通行业的物流配送结合小型无人机的应用，可以更加精准地规划配送路线，避免因交通拥堵造成的配送延迟，与轨道物流配送有极高的适配性。城市轨道交通的配送点往往是轨道交通的站点，通常是相对固定的，且位于城市交通网络的关键节点，利用无人机配送可提升效率，减少不确定性，能够为轨道交通的运营提供更为精准的服务。
五、结语
综上所述，低空经济在城市轨道交通行业的发展具有广阔的应用前景和重要的战略意义。通过技术创新、服务拓展、产业升级等方面的融合发展，低空经济与轨道交通行业将共同推动城市交通的智能化、绿色化、多元化发展，为城市居民提供更加便捷、高效、舒适的出行体验。然而，低空经济在轨道交通行业的发展也面临着空域管理、安全监管、技术标准等多方面的挑战。因此，需要政府、企业、科研机构等各方共同努力，加强政策支持与引导，完善空域管理与协调机制，强化安全监管体系建设，制定统一的技术标准与规范，推动技术创新与应用，促进低空经济与轨道交通行业的协同发展。(作者：徐亮)