在新型城镇化与智慧交通协同发展的时代浪潮下，轨道交通在城市综合交通体系发挥着重要作用，是城市公共交通的主力，为城市居民的日常出行提供了高效、便捷的服务，有力地支撑着城市的有序运转。然而，传统的轨道交通发展模式正面临严峻挑战，票务收入难以支撑运营成本，财务上可持续性不足；地下、地面空间的资源利用效率较低，造成空间资源浪费。与此同时，低空经济作为新兴经济形态异军突起，凭借无人机技术，在物流配送、巡检、应急救援等领域展现出独特优势，其灵活性、高效性为城市交通和服务领域注入了新活力，在现代城市发展中扮演着愈发重要的角色。

因此，轨道交通与低空经济融合发展具有显著的必然性与可行性。从必然性来看，轨道交通急需新的发展方向突破现有困境，低空经济则需要庞大的产业基础附着，需要更广泛的应用场景拓展市场，二者融合可以优势互补。从可行性来看，两者在基础设施、技术体系和运营管理上存在协同潜力，如轨道交通可为低空经济提供基础设施共享平台、能源补给和导航通信定位等支持，低空经济也能为轨道交通带来新的运营模式和收益来源。

国外低空经济应用在城市交通的研究起步较早，如首尔地铁施工部件配送、英国Hovering公司无人机辅助隧道测绘、东日本铁路公司无人机设施状态巡查、美国联合太平洋铁路公司桥梁移位检测等，但多聚焦单一领域，缺乏与轨道交通深度融合；在国内，二者在各自领域研究丰富，但融合发展的系统性研究和实践尚处于起步阶段。本研究以天津地铁引入低空实践为案例，剖析轨道交通与低空经济融合发展的协同机制、实践模式及应用效果，旨在为轨道交通可持续发展及城市立体交通网络建设提供理论与实践支撑。

1 轨道交通与低空经济的协同发展内在逻辑

1.1 空间互补与协同潜力巨大

在城市交通体系中，低空经济与轨道交通存在天然的融合基础。低空经济构建的地面与低空互补立体交通网络，拓展了站点辐射范围，对城市的“地下-地面-低空-建筑-立体空间”进行重构，这与轨道交通的“四网融合”战略形成时空互补。“轨道动脉+低空毛细血管”的立体模型从空间层面为二者融合提供了现实与物理支撑。

从基础设施角度看，轨道交通网络广泛分布，其稳定的站点和线路可成为低空经济的附着依托。车站的电力设施能为无人机充电，轨道沿线站外土地资源为无人机提供起降场地等，两者在多方面能实现基础设施的共享与互补。

在技术方面，轨道交通成熟的通信、信号控制和定位技术，与低空经济的导航技术相结合，便于优化无人机飞行路径；双方数据的整合分析，还能精准预测交通与运行需求，为轨道交通运营调整提供依据。

1.2 多维度创新突破所驱

传统轨道交通发展模式面临诸多瓶颈，如票务收入难以覆盖成本、空间资源利用不足等，通过设备数智化改造、精简作业流程和优化检修规程等现有提质增效手段所产生的效益渐进瓶颈，引入低空经济能为轨道交通开辟新的发展思路。

基于轨道交通车站构建“轨道+低空”复合模式，租赁轨道沿线低空空域获取收益，利用地铁再生制动电能为无人机供电，降低能源成本。同时开发地铁高架段低空广告位，增加广告收入。

搭建空轨时空耦合运输模式。“干线轨道+支线无人机”的物流运输模式缩短同城配送时间，开展无人机轨道巡检提升巡检效率，使用无人机压缩应急响应救援时间，提高救援效率，借助协同监控和电子围栏系统，降低综合成本。

1.3 构建协同高效新体系

两者融合发展，将推动城市交通资源的高效配置，形成依附轨道的智能物流、交通大数据服务等新业态，构建更高效、智能的城市综合立体交通体系，为城市发展注入新活力，实现“1+1>2”的效果。对轨道交通，从产业发展角度，催生新的产业业态和商业模式，助力其开辟新的盈利途径，增强公共服务能力。对低空经济而言，轨道交通丰富的基础设施和数据资源，为其发展拓展了空间。

2 天津地铁的创新实践

2.1 “三体耦合”基础设施共享机制

天津地铁积极探索基础设施共享的创新模式，提出“地下轨道+地面场站+低空网络”的三维空间开发体系，即“三体耦合”模式。以津静线团泊健康城站为例，该站在规划建设时运用模块化设计理念，前瞻性地考虑与低空经济融合，预留无人机起降平台和充电设施，并实现起降平台与地铁站厅的垂直衔接，如图1所示。无人机选用5.8 GHz频段进行飞行姿态、动作控制和图传，避免与地铁2.4 GHz频段通信发生干扰，一方面共享通信设备；另一方面保证轨道和低空飞行的安全。

经测算评估，站体结构集成的无人机起降平台，起降频次可达40架次/小时，空间效益实现倍增，单位面积开发效益较传统车站提升1.8倍，空间利用率从原先的62%跃升至91%（数据基于2024年第四季度站点运营数据统计，综合考虑了无人机起降频次、站体结构集成效率以及电力设施共享等多个维度，经测算得出）。同时，通过整合地下轨道与地面场站资源，实现多种功能有机融合，还利用轨道再生电能为无人机充电，经测算每年可节电5万余度。

2.2 “空轨联运”智慧物流

2.2.1 分级配送体系

天津地铁构建的“干线轨道运输+支线无人机配送”混合物流网络，充分发挥了轨道交通大运量和无人机灵活性的优势。在实际运营中，利用地铁平峰时段（9:00～17:00）客流量较小的特点，借助地铁列车进行大件货物的干线运输（目前已开通4号线航双路-5号线肿瘤医院站线路，模式如图2所示）。到达站点后，由无人机负责支线配送，打造“15 min配送圈”，试点区域覆盖率达92%。

以4号线航双路站试点数据来看，该分级配送体系使同城快递时效提升40%（基于2024年第四季度的物流配送数据），缩短了货物送达时间，提高了客户满意度。

2.2.2 动态路径规划算法

天津地铁为提升物流配送系统的智能化水平，构建了基于数字孪生技术的智能决策平台。通过融合启发式搜索（A*）算法与快速扩展随机树（RRT）路径规划算法，集成列车运行时刻表、气象环境参数、无人机续航状态等变量参数建立多模态时空数据库。采用实时数据驱动的动态优化机制，实现配送路径的动态优化与安全效能提升。

在津滨轻轨9号线信号系统改造中引入数据库，并在直沽站设立主机工作站，嵌入在天津轨道交通一体化车站智慧管控平台，如图3所示。该算法使无人机飞行距离减少18%，能耗降低22%，有效延长了无人机续航时间，降低运营成本，提升了物流配送的经济效益与可靠性。

2.3 “天地一体”智能巡检

2.3.1 隧道综合检测

天津地铁采用搭载多光谱相机的定制巡检无人机，可获取不同光谱波段图像信息，全面细致检测隧道内设施。根据隧道空间结构建立虚拟辅助GPS原点，有效解决无人机飞行路径坐标建模问题，该系统能同步完成限界测量、接触网检测等多项任务。

在11号线隧道巡检工作中，该系统集成热成像、限界扫描等多种功能，能够快速、精准完成检测，检测效率相较传统的人工巡检提升3.5倍，如图4所示。

2.3.2 保护区智能监控

借助无人机自动巡检开启“空地立体化”巡检新模式，在高架线实现桥梁、轨道、声屏障、保护区和列车的自动化、智能化巡查监测，及时发现外部侵入等异常情况。这样不仅提高了检测的效率和准确度，还增强了隐患排查的及时性和有效性。针对空域干扰导致无人机碰撞轨道设施问题，对不同监控任务制定分层飞行规则，按高度划分飞行层，设置近距离设施专属防护层，通过差分定位技术实现动态适配；按保护区设备边界设置轮廓限界，无人机侵限主动预警、主动避让，保证低空飞行巡检不影响既有轨道设施正常运行。

在津静线团泊医学园站和团泊建康城站两站两区间，巡检里程6.7 km，如图5所示，2024年四季度期间，该监控网络成功预警2次外部侵入事件，有效提升了高架线路的安全性和可靠性。

2.4 “平急两用”响应机制

天津地铁建立“平急两用”应急响应机制，在地铁建设应急过程中发挥了重要作用。在应急时，无人机可更直接高效地进行现场取证、医疗物资投送等工作，直达率大幅提升200%。平时，该机制用于巡检和保护区巡查，实现资源优化利用。

目前，在建的8号线延长线已接入完备的无人机应急预案库，涵盖12类常见应急场景，应急响应机制如图6所示。在2025年1月大风恶劣天气下，该机制高效发挥作用，成功处置一起篷布侵限事件，展现出良好的实用性。其分级响应机制具体为：事故3 km内，无人机5 min可抵达现场（最高40 km/h）；3～10 km区间，垂直起降无人机可投送5 kg应急物资；全域覆盖时，长航时无人机续航6 h，实时回传高清影像，为应急决策提供关键信息。

3 融合发展面临的挑战及应对策略

3.1 空域管理适配性与建议

当前，低空空域管理与轨道交通资源存在边界模糊问题。以天津地区为例，无人机适飞空域仅覆盖地铁保护区的部分区域，权属划分不清晰还可能会造成黑飞事件。同时，空域动态开放机制的缺失制约了“轨道+低空”物流系统效率，天津地铁系统空域利用率仅为预计值的半数左右（数据基于2024年第四季度的5号线及延长线实际运营数据计算得出，通过实际使用的空域面积与总设计空域面积的比例来计算的，具体考虑了无人机飞行频次、飞行高度、轨道线路长度等因素）。

建议构建地方“三层次”政策体系。立法层面，推动地方立法明确轨道关联空域（如100 m范围内）的权责边界；机制层面，建立“轨道运营方+空管部门+地方政府”三方协调机制，试点分段式空域动态授权机制；技术层面，开发空域数字围栏，实现电子化监管，提升空域管理的效率与安全性。

3.2 技术、安全体系兼容与协同

轨道交通与低空经济两个领域存在多项技术标准接口，如通信、信号频段与无人机导航频段不兼容，设备接口标准化率低，另一方面还存在空域电磁干扰，禁飞区设置与轨道交通保护区重合识别度低的问题；数据接口中轨道交通专用的行车定位、车辆运行信息与低空无人机应用数据交互规模控制和数据安全问题。

构建“基础-接口-应用（安全）”标准体系，制定地方和行业轨道交通与低空设备电磁兼容技术规范，开发基于列车控制系统（CBTC）和综合监控系统（ISCS）的“空轨协同通信协议栈”等接口标准，设置数据传输交互防火墙和数据共享域，统一数据交互格式，建立数据流单向传递机制，低空无人机与轨道运行数据既能共享，两者也不够构成制约关系，保证轨道交通运行控制和数据安全。

3.3 复合型人才培育机制

行业面临约65%的交叉型人才缺口，现有培训体系中，轨道交通和低空经济（无人机）内容重叠度仅18%，难以满足融合发展的应用需求。

需构建“教育-认证-实践”人才培养模式。一是开展校企协同，立足天津，与中国民航大学等高校合作申报“空轨智能运维”专业；二是探索建立“轨道低空操作师”新职业认证；三是在天津地铁华苑控制中心筹备设立全国首个空轨融合实训基地，配备数字孪生训练系统，强化员工实战能力培养。

3.4 商业模式创新

空轨融合项目面临投资回报周期长和社会资本参与度低的双重困境，现有票务捆绑增值服务模式贡献率低，缺乏可持续盈利机制，需长期依赖政策扶植。

后续，天津地铁计划开拓多元化盈利路径如下。

探索打造“轨道空域时空数据库”，以此为依托探索建立轨道交通空域资源证券化运作框架，将空域资源转化为金融产品，吸引社会资本，促进轨道资源开发。

推出“轨道运力+无人机服务”定制产品，搭配应急保障增值包，满足客户多元需求，提升服务价值，增加盈利点。

对外输出“轨道+低空”综合智能调度、路径规划算法等技术，提供咨询服务，凭借技术优势创造收入。

发展共享经济，建立共享低空飞行器平台，用户通过手机APP预约使用并付费，提高设备多元利用率，创造共享收益。

“互联网+”个性化服务：借助“互联网+低空经济”，开发“低空+”个性化服务，如定制摄影、配送、观光等，满足市场细分需求，拓展盈利空间。

4 总结

综上所述，作为智慧城市立体交通体系的重要演进方向，“轨道交通+低空”融合发展意义重大、前景广阔。天津地铁的初探实践证明，在保证正常轨道交通安全运行的基础上，该融合模式在物流配送、智能巡检、应急响应等方面具有一定成效，为轨道交通突破传统业务边界、实现可持续发展开辟了新思路。依托该模式的技术架构与商业逻辑，可形成案例样板，在京津冀、长三角等重点区域分阶段落地实施，为智慧城市交通系统迭代升级提供实践支撑。

但不可忽视的是，当前融合发展仍面临技术兼容、法规适配、商业模式增收等诸多难题。实现可持续发展，需要政府、企业和相关部门形成合力，各方协同推进，助力“轨道+低空”深度融合，构建更高效智能的城市综合立体交通体系，为城市发展赋能。展望未来，各轨道交通企业还需进一步拓展融合边界，加强与国铁、机场等泛交通领域的合作，实现更大范围的资源整合与协同创新，为交通行业开辟新发展格局。