應急物流中浮空運輸的應用和相對優勢

徐嘉泓，董振寧，黃穆平

（廣東工業大學 管理學院，廣東 廣州 510520）

1 引言

在全球氣候變化背景下，自然災害風險進一步加大，自然災害時空分布、損失程度和影響深度廣度出現新變化，各類災害的突發性、異常性、難以預見性日顯突出[1]。中國處于北半球中緯度環球災害帶和環太平洋沿岸自然災害帶交匯處，是世界上受自然災害影響最嚴重的國家之一，此外公共衛生事件、社會安全事件等突發事件的影響也越來越大。

重大自然災害和公共事件等突發事件會造成巨大人員傷亡和財產損失，這必然需求大量的應急物資供應，以解決傷者救助、衛生防疫、災后重建、恢復生產和秩序等問題，避免事件惡化為災難。應急物流正是為了提供突發性自然災害、公共衛生事件等突發事件所需應急物資為目的，以追求事件效益最大化和災害損失最小化為目標的特種物流活動[2]。為了實現損失最小化，相應地就要求時間效率最大化，但是各種傳統運輸方式的局限性和各類突發事件的特殊環境會阻礙應急物資運輸等應急物流活動，而以飛艇為代表運輸工具的浮空運輸在特定條件下可以克服上述困難，與傳統運輸相比有一定的相對優勢，因而發展浮空運輸在完善我國應急物流體系中將發揮關鍵作用，可以提升我國應急物流能力，更好地應對各類突發事件。

現在的應急物流研究主要集中于宏觀層面的理論研究，尤其是基本理論、系統構建、風險、存在問題、對策及相關模型等六個方面[3-4]，其中基礎設施和裝備技術方面也主要是應急物流中心和傳統運輸裝備的研究，關于利用新興運輸工具的研究很少。同時以飛艇為代表的浮空器是高新技術，仍在進行開發改進，所以其具體應用的研究也很少。目前其應用方向有旅游觀光、高空廣告、高空架線、地理測繪、監測和預警、平流層通訊等。在應急領域的研究方向主要有災情監測[5]、應急通訊[6]等。在應急物流方面，僅王海峰等論證了大載重升浮一體化飛艇在應急預案中的性能[7]；缺乏在應對突發事件時系統利用浮空運輸進行應急物流活動的具體研究。此外按現在的分類方法，浮空運輸屬于航空運輸，但傳統的航空運輸定義和特征已無法描述浮空運輸的特征，有必要將傳統航空運輸與浮空運輸區別開來。針對以上問題，本文將先提出浮空運輸的定義，分析其技術特征，并證明其劃分的必要性；然后具體分析四類典型突發事件下，其相比其它運輸方式的相對優勢及應用；最后整體上分析應急物流中浮空運輸的相對優勢與應用，提出未來發展建議。

2 浮空運輸

2.1 傳統的航空運輸

傳統的航空運輸是指在具有航空線路和飛機場的條件下，利用飛機或其它航空器作為運輸工具運送人員、貨物、郵件的一種運輸方式。其代表運輸工具是飛機，也包括直升機等各類重于空氣的航空器和輕于空氣的浮空器。

2.2 新型航空運輸—浮空運輸

浮空運輸是利用或主要利用比重輕于空氣、依靠大氣浮力升空的熱氣球、系留氣球、飛艇等浮空飛行器進行人員、物品運輸的運輸方式。其代表運輸工具是飛艇，按照結構可分為硬式飛艇、半硬式飛艇、軟式飛艇、混合結構飛艇，按飛行高度可分為一般飛艇、平流層飛艇、近空間飛艇和空間飛艇，其通過動力裝置來提供飛行的動力，動力來源有電、太陽能、人力、微波、氫、核能等。目前世界上用于物流運輸目的的浮空器主要是運輸飛艇或稱為浮升混合飛艇、高靜動升比飛艇等[9]，本文以其為主要研究對象。

運輸特征主要有：（1）超大載荷。組合式載重飛艇（運輸飛艇）載重量在100-200t，部分設計達到1 000t[8]，它們不僅能夠為遠洋輪船裝卸貨物，還能把內河輪船直接提升越過水閘，運載大型工程設備、機械等。（2）飛行范圍廣，速度較快。飛行航程可達3 000-10 000km，航速達150-300km/h，與直升機速度相當。（3）安全系數較高，穩定性好，適應多種地形，天氣影響小，一般可抗8級風[9]。（4）投資成本較低。載員200人的客機造價是2 500萬美元，而同等運載能力的飛艇僅是其50%或更少[10]。（5）總體物流運營成本低。雖然運費是海運的10倍，但速度比海運快647%，且大約僅為貨運飛機運費的50%[11]，比普通飛機少75%，比直升機少90%[9]。（6）載荷限制少，可懸停和垂直起降，起飛降落時對地面條件的要求較低，可進入地勢復雜的山區。（7）耐久性高。續航或滯空時間達數天甚至數月。（8）其他特征。支持門到門運輸、噪音小、污染少、綠色環保。

2.3 劃分浮空運輸類別的必要性

按現在的分類方法，航空運輸是以各類航空器為載具的運輸方式，航空器包括飛機、直升機等重于空氣的航空器，也包括輕于空氣的浮空器，故浮空運輸也屬于航空運輸，但浮空運輸與傳統的航空運輸有明顯的區別，主要差異見表1。由于它們在性能特征上有重大區別，單以航空運輸來分類已無法代表這兩種運輸方式的技術特性，所以有必要在航空運輸之下劃分出傳統航空運輸與浮空運輸，并分別加以研究。

表1 浮空運輸與傳統航空運輸性能特征對比

3 典型突發事件中浮空運輸的應用分析

3.1 在自然災害中的應用

浮空運輸可在地震、地質災害、洪澇、暴風雪、嚴寒、海嘯、酷熱、害蟲侵害等環境中發揮巨大作用，這里僅以地震為例。2008年汶川地震災區的公路、鐵路、機場等基礎設施幾乎全部被破壞，汽車、鐵路網處于癱瘓狀態。這時只有直升機能進入災區，但礙于直升機的運量小及停靠限制，其救災能力不高；若用大載重飛艇救災則會有很好的效果。其運輸成本比直升機低，停靠無過多限制，且可以懸停投放，點對點精準運輸救災物資及人員，在黃金救援時間內完成救災人員及物資的“最后一公里”運輸；同時大載重飛艇可吊運各類大型設備，采用飛艇運送搶險工程機械，將加快交通基礎設施的搶修速度，使更多救災物資快速運到災區。統計顯示，當時一天運往災區的物資只有760t，利用97架直升機只運送了512名傷員[12]，而1艘大載重飛艇在相同情況下，按1天6次飛行計算，每日就可運送600人左右的救援人員、傷員或1 200t物資。

3.2 在事故災難中的應用

浮空運輸可以在交通事故、火險災害、化學品泄漏、重大設備故障、核泄漏、海上救援等方面發揮巨大作用，這里僅以重大設備故障為例。2008年中國南方冰凍雨雪凝凍災害，給電網的運行和電力供應帶來極大影響。部分電網解列，局部地區出現長時問、大面積的停電事故，如廣西桂林電網從主網解列數天[13]，而在搶救廣西桂林北部山區電網時，成功應用了飛艇架線[14]。通過利用飛艇完成架線工作，極大地提高了搶險施工速度，降低搶救人員的勞動強度，確保施工安全高效完成。可見在地勢崎嶇的山區和惡劣氣候條件下，飛艇可以完成其它運輸工具難以完成的設備運輸和鋪設工作，具有不可替代的優勢。

3.3 在公共衛生事件中的應用

1984年印度博帕爾農藥泄漏事件，造成兩千多名居民死亡,十萬多人受傷[15]。這起公共衛生事件中，許多人是直接吸入空氣中的毒氣而造成傷害，由于事發突然，加上此次事件的覆蓋范圍廣，若可以采取飛艇攜帶吸附裝置吸收及在高空噴灑大量吸附劑來吸收氣體，可以將傷害降到最低。此外若用飛艇從較高處運送救援人員及傷員，可避免人們吸入過多毒氣或造成二次傷害。

3.4 在社會安全事件中的應用

以軍事行動為例，一戰、二戰是飛艇的黃金時代，在戰爭中起了很大作用，但由于當時的技術缺陷，飛艇進入了沒落時代。隨著現代航天技術的發展，飛艇又得到人們的重視[16]。由于其可垂直起降、留空時間長、采用安全氦氣作為升力等優點，現代軍事強國開始重新研制軍用運輸飛艇。美國研制的“海象”飛艇具有跨洲際運輸能力，起飛重量達500t以上，可在惡劣地點著陸起降[17]。在軍事行動中，我軍可以將飛艇應用于國際兵力投放、補給供應等，如為駐守南海的軍隊運輸軍事物資，為亞丁灣巡航等海外軍事行動提供補給，為聯合國維和行動投送軍隊等。

4 應急物流中浮空運輸的相對優勢與發展建議

4.1 浮空運輸的相對優勢

通過分析四類突發事件的典型事例，總結出浮空運輸在應急物流中的一般性、普遍性的相對優勢，主要有以下五點：

（1）應急物資的分撥。應急物資的運送流程分為短途集貨、干線運輸、物資分撥[18]。由于運送流程不同，采取不同的運輸方式。短途集貨一般采取公路運輸，干線運輸一般采取鐵路運輸，而在應急條件下物資分撥的最后一公里中，由于鐵路運輸的機動性較差以及公路運輸的局限性，采用浮空運輸不僅可以很好地解決這些問題，而且運輸量大，特別是浮空運輸的精準度很高，可以到達其他運輸工具不能覆蓋的區域，實現點對點、門對門運輸。

（2）干線運輸的中短途運輸。在干線的中短途運輸中，除采取公路、鐵路運輸，還可采取經濟成本較低、靈活性高的浮空運輸，其不僅速度較快，運量可觀，且運輸等量物資的性價比很高。在應急物資運送過程中，浮空運輸受地面條件限制小，可以避免擁堵和地面道路的突發緊急狀況，時效性很高；其還具有很強的續航性，續航時間可達數周，且安全系數高，穩定性強，這都是其它運輸工具所不能企及的。

（3）交通落后或特殊地形地區。部分山區、高原、海島等交通落后或特殊地形地區，現有的地面交通網絡沒有或難以覆蓋，在突發事件發生時一般只能運用航空運輸。而傳統航空運輸由于停靠要求高，難以在以上地區找到合適的停靠場地。相比而言，浮空運輸具有運量大、可滯空時間長、停靠限制小、成本低等優勢，雖然飛行速度較低，但在非最急迫的時間要求下，其非常適合運輸量大的應急物資。

（4）地面交通網絡失靈。在地震、塌方、泥石流等地質災害中，交通事故等事故災難或其它特殊情況，會導致原有地面交通網絡失靈甚至崩潰，此情況下只有依靠空中力量；而相比傳統航空運輸，浮空運輸有運量大、可懸停、適應多種地形等相對優勢，若此時靈活組合運用兩種運輸方式，將有效提升應急物流的時間效益并減小經濟損失。

（5）兼顧時間效益與經濟效益。雖然應急物流的特點之一就是弱經濟性，但是這不等于說就不用考慮應急物流的經濟成本，而且由于應急資源的稀缺性，若降低應急物流成本，可以增加處理突發事件后續工作的資源。與其它運輸方式相比，航空運輸自然具有更大的時間效益，而浮空運輸相較傳統航空運輸，又有低成本、高運量的優勢，所以浮空運輸可以兼顧時間效益與經濟效益，實現更大的應急物流總體效益。

4.2 應急物資運輸方式的選擇—多式聯運

由于突發事件的突發性、多樣性和不確定性，事發地難免會出現不同程度的本地或周圍地區的交通網絡、基礎交通設施破壞或損毀，此時單一的交通方式難以產生最佳效果，因此要發揮公路、鐵路、水路、管道、航空（廣義）運輸各自的相對優勢，在政府部門的統一領導下組織協調各運輸方式，采用多式聯運的方法，實現應急物流的最大效益。為實現優化組合，對比分析各種運輸方式并以此為基礎進行選擇（見表2）。以多式聯運方式將浮空運輸與其它運輸方式優化組合，整合到現有應急物流體系中，發揮各自的相對優勢（如圖1所示），將有效提高應急物流體系的時間效益、降低應急物流成本。

表2 應急物流中各運輸方式相對優勢對比

圖1 多式聯運流程圖

4.3 發展浮空運輸的建議

（1）有效降低回程空載。由于應急物流一般是一種單程物流，其回程空載情況嚴重，這降低了整體應急物流系統的效率或產生后續不必要的運輸任務。因此有必要利用應急物流信息系統，明確事發地的輸入和輸出需求，以保證運力配置合適，提升應急物資供應的匹配度，實現時間效益最大化的同時降低整體應急物流成本。比如地震救災中，回程可以運送傷病人員或地震廢墟，這可以增加受災人員的生存幾率，或減少災后重建的廢墟清理成本。

（2）加大浮空器研制的支持力度。我國目前的浮空器技術水平較低，尤其是在運輸飛艇方面與國外有一定差距。英國“天貓”系列飛艇最低有效載重量大于200t，美國“海象”飛艇的載重量為500t，法國“AVEA”飛艇靜升力高達1 000t[11,19]；而目前中國研制的CA-200T型組合式載重飛艇載重量為200t[20]。為了提高應急物流運輸水平，我國應該跟上國際水平，加大浮空器尤其是運輸飛艇的研制力度。同時也要吸取國外發展經驗教訓，如整體統籌規劃、控制規模、突出重點、循序漸進、加強監管與合作等[21]。

（3）積極開展浮空器實際應用的系統研究。西方發達國家注重研究浮空器的實際應用，比如美國從節約能源的角度研究飛艇貨物運輸，日本研究利用飛艇開發山區水電，德國系統研究了在南美亞馬遜河流域建立飛艇運輸網的問題[19]，巴西等發展中國家則研究了航空公司的飛艇選擇問題[22]。而我國關于浮空器實際應用的研究比較滯后。因此應該大力推動浮空器實際應用方面的系統研究，比如貨物運輸、高空偵察、節能環保、工程建設、應急救災等方面，實現浮空運輸常態化、商業化運營，提升浮空運輸的整體能力，以更好地應對突發事件的突發性挑戰。

（4）軍地一體化。目前以飛艇為代表的浮空器在價格、使用成本方面有較多限制，只有軍方才能滿足其要求，地方缺乏支持浮空器運營的能力，因此需要軍隊與地方合作，形成應急物流活動中的軍地一體化行動。這包括三個時間段的一體化合作：①事前。共同規劃應急物流預案，共同進行應急演習，共享有關物流技術，共建應急物流基地，共同培養應急物流專業人員。②事中。共享應急物流信息、應急物資、應急物流運輸工具和應急通道。③事后。共同處理善后事宜、防范二次事故等。

（5）加大通用航空中浮空器發展的支持力度。歷史上民用航空器在多種突發事件的處置中發揮了較大的支援作用，發展浮空器通用航空將提高處置突發事件的效率和能力，在促進我國應急物流體系的完善中將發揮關鍵作用。我國經濟不斷發展，通用航空市場不斷擴大，但由于航空法規的限制和政策的缺失，以及公眾、企業對飛艇等浮空器的認知度較低，浮空器通用航空的發展緩慢，浮空器市場狹小，這限制了其發展。因此要加大對浮空器通用航空的政策支持力度，提升公眾和企業對浮空器的認知度，比如進一步開放低空領域、舉辦浮空器展覽等，并在突發事件中整合浮空器通用航空進入應急物流體系。

[1]國務院辦公廳.國家綜合防災減災規劃（2011—2015年）[Z].2011.

[2]韓松,謝慧,等.應急物流理論與實務[M].北京:化學工業出版社,2010.

[3]商麗媛,譚清美.國內應急物流研究特征分析[J].情報雜志,2012,31(4):95-99.

[4]高文軍,陳菊紅,胡飛虎.我國應急物流研究綜述與展望[J].物流科技,2009,32(8)：6-10.

[5]梁軍民,李立鋼.一種應急救災飛艇部署與規劃方法研究[J].遙感技術與應用,2014,29(4):639-654.

[6]莫思特,李碧雄.從汶川地震通信問題談平流層應急通信的應用[J].電訊技術,2009,49(5):29-32.

[7]王海峰,宋筆鋒,張科施,等.大載重升浮一體飛艇在應急預案中的性能分析[J].飛行力學,2011,29(6):76-80.

[8]甘曉華,郭穎.飛艇技術概論[M].北京:國防工業出版社,2005.

[9]郭允良.現代“高靜/動升力比”運輸飛艇概述[J].航空科學技術,2009,121(6):3-5.

[10]MartinsEdgard,MartinsLaura.Breaking technological and cultural paradigms-Sustainable Design in air transport multi-Hybrid:The Airship[A].ArezesP,BaptistaJS,Barroso,et al.Occupational Safety And Hygiene-9th International Symposium on Occupational Safety and Hygiene[C].Portugal:Portuguese Soc OccupationaL Safety&Hygiene,2013.

[11]Mahzan,Muhammad Iyas,Muhamad,Sallehuddin.Cost Analysis of a Hybrid Airship Vehicle for Cargo Delivery[A].Ismail AE,Nor NHM,Ali MFM,et al.Applied Mechanics and Materials of 4th International Conference on Mechanical and Manufacturing Engineering[C].Switzerland:Trans Tech Publications Ltd,2014.

[12]中國新聞網.民政部已向甘肅舟曲災區運送3批中央救災物資[EB/OL].http://www.chinanews.com/gn/2010/08-09/2454431.shtml,2015-04-14.

[13]侯慧,尹項根,陳慶前,等.南方部分500kV主網架2008年冰雪災害中受損分析與思考[J].電力系統自動化,2008,32(11):12-15.

[14]梁振.遙控飛艇在抗冰架線施工中的應用[J].沿海企業與科技,2011,137(10):43-45.

[15]John FMurphy,Dennis Hendershot,Scott Berger,et al.Bhopal Revisited[J].Process Safety Progress,2014,33(4):310-313.

[16]宋琳,劉璐.國家政策對技術的導向—以德國硬式飛艇技術的興衰為關照點[J].北京科技大學學報(社會科學版),2013,29(6):40-44.

[17]李利良,郭偉民,何家芳.國外近空間飛艇的現狀和發展[J].兵工自動化,2008,27(2):32-34,48.

[18]劉小群,馬宗晉,孫其政.震災后應急物流的響應及其改進[J].災害學,2009,24(3):124-127.

[19]沈海軍,程凱,楊莉.近空間飛行器[M].北京:航空工業出版社,2012.

[20]達天飛艇.CA-200T型飛艇主要技術數據[EB/OL].http://www.vantageship.com/zaizhongfeitingca200t.htm,2015-04-14.

[21]李聯合,程建,王慶.美軍臨近空間飛艇項目建設情況及啟示[J].裝備學院學報,2015,26(1):63-67.

[22]Joao Erick de Mattos Fernandes,Luiz Flávio Autran Monteiro Gomes,Joao Carlos Correia Baptista Soares de Mello,et al.Selecao de uma aeronave para atividades de charter regional com utilizacao do método multicritério de borda modificado com utilizacao de mediana[J].Journal of Transport Literature,2013,7(2):171-191.