朱良義 陳強
摘要:PRT相關(guān)概念提出已有數(shù)十年,在逐步的發(fā)展中,其理論得到了完善,技術(shù)也得到了發(fā)展。世界各地建設(shè)的數(shù)條線路起到了很好的示范作用,鑒于此,通過整理各地的線路定位及相關(guān)特點,歸納出PRT的技術(shù)特點:點對點運輸、按需出行、自動駕駛、運營維護(hù)成本低,特別適用于旅游景區(qū)和機場線路等特定場景。
關(guān)鍵詞:PRT;點對點運輸;按需出行;自動駕駛
0? ? 引言
目前主要的軌道交通制式有地鐵、輕軌、有軌電車、單軌、APM等,它們廣泛應(yīng)用于城市交通干線,滿足了人們的出行需求,為城市的交通運行做出了貢獻(xiàn)。但相關(guān)制式體量大,建設(shè)費用和運營成本高,乘坐體驗差(多數(shù)乘客都是站席),對某些特定場景不適用,如機場接駁、景區(qū)的旅游接駁等。而一種新的軌道交通制式——PRT(個人快速軌道交通系統(tǒng),后文簡稱PRT)能滿足相關(guān)需求,該制式具有體量小、建設(shè)成本低、建設(shè)周期短、線路設(shè)置靈活、點對點運行、按需發(fā)車、自動駕駛、維護(hù)成本低等特點。
1? ? 發(fā)展歷史
1964年,Donn Fichter設(shè)想了一種中低運量的自動交通系統(tǒng),其認(rèn)為個人捷運系統(tǒng)能很好地結(jié)合公共交通和私家車的優(yōu)點。
1964年,美國城市大眾運輸局開始對個人快速運輸系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行研究。
1967年,馬特拉公司在巴黎啟動了Aramis個人捷運的試驗計劃,后因為控制系統(tǒng)不成熟被徹底取消。
1969年,首篇關(guān)于新交通方式的文章被發(fā)表于《科學(xué)美國人》。
1975—1976年,日本“電腦控制車輛系統(tǒng)”進(jìn)行了為期6個月的公眾測試,運送了超過80萬人次的乘客。
1975年,美國摩根敦市建設(shè)了世界上最早的個人快速公交運輸系統(tǒng),如圖1所示,它跨越摩根敦市區(qū)、西弗吉尼亞大學(xué)校園和醫(yī)學(xué)中心等地,主要為大學(xué)城服務(wù)。摩根敦PRT無人駕駛系統(tǒng)是由Alden StaRRcar開發(fā)的,由波音Vertol領(lǐng)導(dǎo)的財團(tuán)建造,是政府資助的PRT系統(tǒng)實驗。
第一階段系統(tǒng)于1975年開始運行,整個系統(tǒng)的總成本為1.3億美元,有71輛車(每個車廂有21個座位),線路長13.92 km(8.65英里),5個車站,2個維護(hù)設(shè)施。
2010年,2getthere在阿聯(lián)酋阿布扎比的馬斯達(dá)爾城市中心與停車場間建設(shè)了一套PRT。馬斯達(dá)爾城PRT 1A階段長約1.4 km,設(shè)有2個車站。該系統(tǒng)于2010年11月28日向公眾開放,一共10輛車,按需運行。車輛由磷酸鋰電池供電,在泊位處充電,充電1.5 h可行駛60 km。
2011年5月,倫敦希斯羅機場在T5航站樓與遠(yuǎn)端停車場間開行自動駕駛PRT,如圖2所示。使用高架平臺跨越繁忙的道路和高速公路,車輛運行時速在20 km/h左右,并且是無人駕駛,可容納4個人或6個人及行李,每車每天能運送800名旅客。采用車載電池供電、橡膠輪胎,車身結(jié)構(gòu)輕巧,行駛時幾乎無噪聲,能耗低,零排放。從停車場到機場T5航站樓,能夠節(jié)省50%的能源。系統(tǒng)對天氣的適應(yīng)性較強,可以在中度降雪天氣正常運行。乘客進(jìn)入車輛后,通過觸摸屏選擇目的地,車輛就會把乘客送到指定的地點,接近目的地時會有自動語音提示。系統(tǒng)可靠性達(dá)到了95%,所需維護(hù)較少,平時運行維護(hù)只需4~5人。
2014年4月,韓國與瑞典的合資企業(yè)Vectus公司開發(fā)的PRT在韓國順天市投入運營,如圖3所示。系統(tǒng)有40輛車、2個站點和4.46 km軌道。
成都天府國際機場PRT建設(shè)是為了滿足成都天府機場東西干道北側(cè)的遠(yuǎn)距離停車場與航站樓之間的接通需求,遠(yuǎn)期PRT線路考慮建立航站樓與附近酒店、工作區(qū)之間的聯(lián)系,形成網(wǎng)狀的系統(tǒng),打造“零碳空港城”。這是PRT技術(shù)在我國的首次應(yīng)用,目前該項目正在建設(shè)中,計劃在2021年世界大學(xué)生運動會開幕前夕開通運營。
2? ? 系統(tǒng)特點
PRT橋梁系統(tǒng)大部分采用高架方案,車輛大部分采用橡膠輪胎,自帶電池,采用輪邊自導(dǎo)向或電控導(dǎo)向方案。下面介紹兩個典型的項目。
希斯羅機場軌道梁由梁和墩柱組成,梁的結(jié)構(gòu)形式采用U型槽設(shè)計,如圖4所示,直接支撐PRT車輛,供電及通信系統(tǒng)線路也結(jié)合設(shè)計在軌道梁上。
導(dǎo)向方案,軌道梁兩側(cè)的凸緣作為車輛導(dǎo)向的基準(zhǔn)面,通過車載激光雷達(dá)實時掃描,建立點云數(shù)據(jù)和高精度地圖對比,按照系統(tǒng)設(shè)定的走行速度和走行輪轉(zhuǎn)角控制車輛姿態(tài)。
韓國順天旅游項目也采用高架方案,如圖5所示。軌道梁設(shè)有車輛的走行面,同時布置了通信、電纜的通道,在軌道梁的兩側(cè)設(shè)置有導(dǎo)向面,車輛通過導(dǎo)向輪實現(xiàn)導(dǎo)向。
總結(jié)上述兩個項目,PRT系統(tǒng)具備智能化、小型化的特點。該系統(tǒng)車輛一般按需運行,平常車輛??吭谲囌净蛲\嚲€,能節(jié)約運營能耗。當(dāng)有用車需求時,通過控制中心給車輛排任務(wù),車輛自動運行至需求車站,并搭載乘客完成任務(wù)。通過采用V2V技術(shù),實現(xiàn)車輛間毫秒級通信延時,可以實現(xiàn)車輛的虛擬聯(lián)掛。車輛的智能化特點,也降低了系統(tǒng)的運營成本,在控制中心,僅需數(shù)人就能保證系統(tǒng)的正常運作。該系統(tǒng)車輛一般承載4~6人,車輛重量較輕,一般不高于1 000 kg(希斯羅PRT車輛僅重850 kg),車輛的軸重小,對軌道梁系統(tǒng)的靜態(tài)載荷要求低,降低了橋梁體系體量。車站設(shè)置也較為靈活,可以采用地面站,也降低了系統(tǒng)的造價。因采用智能化調(diào)度、智能防護(hù)系統(tǒng),車輛的最小行車間隔可達(dá)6 s,即系統(tǒng)的最大運能在3 600人/h[1],屬于小微量軌道交通運能。
系統(tǒng)能提供個性化服務(wù):乘客可以通過網(wǎng)絡(luò)或電話預(yù)約,將車輛預(yù)約到指定的站點,上車后,指定目的地,PRT車輛就可以高速安全地把乘客送達(dá)。由于采用智能控制,每輛車都安裝有定位系統(tǒng)和傳感器,可以自動避讓其他車輛,選擇快捷的路線,高速直達(dá)。PRT可以靈活地穿梭于城市樓宇、住宅建筑之間,提供真正的“門到門”服務(wù)。
3? ? 應(yīng)用場景
基于系統(tǒng)靈活,可提供個性化的出行服務(wù)的特點,該系統(tǒng)的主要應(yīng)用場景可能如下:
(1)可以用于景區(qū)的內(nèi)部交通線路,主要原因如下:
系統(tǒng)造價不高,希斯羅機場PRT造價在0.1億美元/km,若能實現(xiàn)國產(chǎn),可以控制在3 000萬元/km,兼顧接駁和游玩的特性,通過門票收入可以快速收回成本,特別是主題公園。國內(nèi)類似的項目很多,如華僑城的歡樂干線、習(xí)水小火車等。
系統(tǒng)靈活,環(huán)境適應(yīng)性強,特別適用于山區(qū)和臨水區(qū)域,該類區(qū)域不適合大規(guī)模建設(shè)道路,而PRT通過合理的景觀設(shè)計能很好地解決交通問題,同時也兼顧了游客的游玩。
系統(tǒng)相比APM、輕軌簡單,通過技術(shù)手段實現(xiàn)了自動駕駛,運營維護(hù)成本低。
(2)可以用于機場的接駁線路,希斯羅機場線和天府國際機場PRT的定位就是解決航站樓同停車場間的接駁需求,給客戶的航乘全過程提供高標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)體驗。
該類場景對運量的要求不高,客戶更加注重航乘的全過程體驗。目前很多國內(nèi)機場從停車場到航站樓需要步行較長時間,步行電梯不能很好地滿足需求,客戶體驗不好[2]。
機場的基礎(chǔ)設(shè)施已固化,PRT小巧靈活,可以在建筑間靈活穿梭,在不改變現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)的前提下設(shè)置線路,具備可操作性[3]。PRT環(huán)境影響小,采用橡膠輪胎,運行噪聲、振動小,對車外無不良影響,車內(nèi)乘坐體驗和私密性好,有座位。
[參考文獻(xiàn)]
[1] 張仟,柳擁軍,馬文君.PRT系統(tǒng)應(yīng)用于樞紐機場地面交通的可行性研究[J].現(xiàn)代城市軌道交通,2019(1):61-64.
[2] 王家樂.西安咸陽國際機場旅客捷運系統(tǒng)制式比選[J].城市軌道交通研究,2019,22(1):115-119.
[3] 李文沛,劉武軍.機場旅客捷運系統(tǒng)規(guī)劃[M].上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2015.
收稿日期:2020-08-14
作者簡介:朱良義(1983—),男,湖北漢川人,工程師,研究方向:軌道交通車輛開發(fā)。