可持续城市空中交通的障碍：混合方法视角

《TRANSPORTATION RESEARCH PART D-TRANSPORT AND ENVIRONMENT》：Barriers to sustainable urban air mobility: A hybrid method perspective

　　

Ziyi Wu|Jianghong Feng

中国广东省广州市华南农业大学经济管理学院，邮编510642

摘要

随着城市地面交通拥堵和污染问题日益严重，以电动垂直起降飞行器为代表的城市空中交通已成为一种极具前景的解决方案。然而，eVTOL的大规模应用仍面临诸多障碍。因此，本文通过文献综述和专家访谈，确定了影响eVTOL应用的23个关键障碍。接着，借助决策试验评估法和解释结构模型法，分析了这些障碍之间的相互关系及层级结构。研究结果表明，这23个障碍可分为六个层级，其中缺乏适航标准、标准不统一以及低空空域限制属于最高层级的障碍。此外，运营障碍和经济障碍的综合影响也是一个重要考虑因素。本文丰富了人们对eVTOL应用障碍的认识，为政策制定者和关键决策者推动城市交通的可持续发展提供了参考。

引言

在全球技术革命和产业结构调整不断深化的背景下，低空经济受到了学术界、工业界和政策制定部门的广泛关注。Tang（2026）通过对中国282个城市的面板数据分析，认为低空经济能够显著提升城市全要素生产率和区域技术创新能力，展现出强大的经济增长潜力。作为低空经济的核心应用场景，城市空中交通是一种集成化的交通系统，以电动垂直起降飞行器为核心，结合先进的导航、空域管理和地面支持技术，能够最大化利用空域资源（Jin等人，2024）。此外，城市空中交通的发展将为城市交通方式和交通管理规则带来前所未有的创新，提供高效交通选择，助力城市从传统城市向可持续城市转型（Bibri和Krogstie，2017；Ren和Wang，2025）。电动垂直起降飞行器是由传统起降飞行器发展而来，以电力作为动力来源（Wang等人，2025）。新型飞行器技术的快速发展使得电动垂直起降飞行器成为城市空中交通的首选，有助于充分发挥其在提升城市交通能力方面的优势（Shon等人，2024）。因此，电动垂直起降飞行器有望成为支撑低空经济高质量发展和构建综合空地交通系统的核心要素（Yan等人，2024）。预计到2030年，全球电动垂直起降飞行器市场规模将超过40亿美元，到2035年这一数字更可能突破210亿美元（Statista，2021）。

交通运输行业是温室气体排放的主要来源之一（Zhang等人，2025），因为它高度依赖化石燃料作为能源（Asgarian等人，2023）。传统交通系统亟需优化，尤其是为了解决交通拥堵带来的日益严重的环境污染问题（Li等人，2025a；Majumdar等人，2021；Xue等人，2025）。电动垂直起降飞行器具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景，有可能发展成为一种新兴的可持续交通模式（Ribeiro等人，2023）。由于其具有高安全性、低排放和低噪音的特点，电动垂直起降飞行器已成为未来交通研究的重要方向（Park等人，2022）。目前，电动垂直起降飞行器在飞机设计、推进系统、能量载体、智能飞行控制等核心技术方面已取得显著进展。基于这些技术突破，电动垂直起降飞行器能够执行精确的点对点飞行任务，不仅能有效提升低空空域的连通性，还能缓解地面交通拥堵问题。如果这些清洁能源驱动的飞行器能够大规模应用，有望减少燃油消耗，降低车辆排放带来的环境污染（Yang等人，2021）。然而，由于电动垂直起降飞行器的应用受到多种因素的影响，识别其应用障碍对于推动城市空中交通系统的发展至关重要。大多数研究仅侧重于总结技术进展和当前应用现状，只有少数研究探讨了这些障碍之间的内在关联，例如Sadrani等人（2025）识别出了德国和美国在电动垂直起降飞行器应用方面的26个核心障碍，并对其进行了优先级排序。不过，现有研究几乎未探讨推动电动垂直起降飞行器应用所面临障碍的层级结构和相互关系。因此，本研究旨在通过混合方法填补这一空白，为相关研究做出贡献。为此，本文旨在回答三个关键问题：其一，哪些关键障碍阻碍了电动垂直起降飞行器的大规模推广？其二，这些障碍之间存在怎样的层级结构？其三，基于研究结果，相关利益方应如何采取行动来推动电动垂直起降飞行器的大规模应用？

为解决这些问题，本文的目标如下：其一，通过文献综述和专家意见，确定阻碍电动垂直起降飞行器大规模应用的核心障碍；其二，结合决策试验评估法和解释结构模型法，分析这些障碍之间的相互关系及层级结构。其中，决策试验评估法用于分析各因素之间的互动关系，而解释结构模型法则通过构建多层解释结构模型来确定关键影响路径。这两种方法都属于系统结构建模方法，通过成对决策属性比较来确定因素之间的关系（Huang等人，2021）。将这两种方法相结合，不仅有助于全面理解各要素之间的逻辑关系和层级结构，还能简化解释结构模型的计算过程（Liang等人，2022）。最后，本文还采用了交叉影响矩阵分类法对已识别的因素进行分类；其三，基于研究的关键发现，提出管理建议和政策建议，为政策制定者和实践者提供可行的指导。

本文在以下几个方面做出了贡献。首先，本文系统地识别并分类了23个关键障碍，涵盖了政策、技术、运营、经济、社会和生态六个维度。其次，现有研究多仅列出障碍并做表面描述，存在局限性，而本文通过深入分析揭示了这些障碍之间的相互关系和层级结构，丰富了人们对阻碍电动垂直起降飞行器发展的各种障碍的认识，为理解其应用难题提供了新的视角。据我们所知，这是首篇运用决策试验评估法与解释结构模型法共同分析阻碍电动垂直起降飞行器大规模应用障碍的论文。第三，基于这些障碍的层级结构和相互作用机制，本文为相关管理部门提出了管理建议和政策建议，有助于推动城市交通的可持续发展。

本文的其余结构如下：第二部分为文献综述；第三部分识别出影响电动垂直起降飞行器应用的关键障碍；第四部分介绍决策试验评估法与解释结构模型法，并运用交叉影响矩阵分类法对研究结果进行总结；第五部分讨论研究结果、理论贡献和管理启示；第六部分阐述政策建议、研究局限及未来发展方向。

章节节选

文献综述

本节简要概述与本文相关的已有研究，主要围绕三个方面展开。第一部分梳理了关于电动垂直起降飞行器发展现状的现有研究；第二部分总结了关于电动垂直起降飞行器应用障碍的现有研究；第三部分探讨了决策试验评估法和解释结构模型法的应用情况。最后，指出了现有研究中的不足，并说明本文将如何弥补这些缺陷。

识别影响电动垂直起降飞行器应用的因素

在识别障碍的过程中，我们采取了三个主要步骤，如图1所示。

首先，我们对有关城市空中交通场景规划挑战以及电动垂直起降飞行器研究的现有文献进行了系统性的回顾和总结。这些文献主要来源于Google Scholar和Web of Science数据库，为总结障碍提供了权威的数据支持。搜索时使用的关键词组合包括“电动垂直起降飞行器”“城市空中交通”“低空经济”等。

方法与研究结果

本节介绍了决策试验评估法与解释结构模型法以及交叉影响矩阵分类法的基本原理、应用流程和计算结果。

讨论

在本节中，我们将讨论研究的关键发现，将其与现有方法进行比较，并阐述理论贡献和管理启示。

结论

本文列出了涵盖政策、技术、运营、经济、社会和生态六个方面的23个潜在障碍。随后，运用决策试验评估法确定了各障碍的重要性，用解释结构模型法将障碍分为六个层级以揭示其相互作用，再通过交叉影响矩阵分类法将23个障碍分为独立因素、依赖因素和驱动因素，从而突显出……

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究成果的已知利益冲突或个人关系。

致谢

本研究得到了中国广东省基础与应用基础研究基金（编号：2026A1515011254）以及广东省哲学社会科学规划项目（编号：GD25CSG22）的支持。作者感谢各位尊敬的编辑和审稿人提出的宝贵意见和建议，这些意见和建议提升了本文的质量和价值。