PRT發(fā)展史及應(yīng)用場(chǎng)景分析

朱良義 陳強(qiáng)

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(guò)整理各地的線路定位及相關(guān)特點(diǎn)，歸納出PRT的技術(shù)特點(diǎn)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)輸、按需出行、自動(dòng)駕駛、運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本低，特別適用于旅游景區(qū)和機(jī)場(chǎng)線路等特定場(chǎng)景。

關(guān)鍵詞：PRT;點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)輸;按需出行;自動(dòng)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(yùn)行做出了貢獻(xiàn)。但相關(guān)制式體量大，建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)成本高，乘坐體驗(yàn)差（多數(shù)乘客都是站席），對(duì)某些特定場(chǎng)景不適用，如機(jī)場(chǎng)接駁、景區(qū)的旅游接駁等。而一種新的軌道交通制式——PRT（個(gè)人快速軌道交通系統(tǒng)，后文簡(jiǎn)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)行、按需發(fā)車、自動(dòng)駕駛、維護(hù)成本低等特點(diǎn)。

1? ? 發(fā)展歷史

1964年，Donn Fichter設(shè)想了一種中低運(yùn)量的自動(dòng)交通系統(tǒng)，其認(rèn)為個(gè)人捷運(yùn)系統(tǒng)能很好地結(jié)合公共交通和私家車的優(yōu)點(diǎn)。

1964年，美國(guó)城市大眾運(yùn)輸局開(kāi)始對(duì)個(gè)人快速運(yùn)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(dòng)了Aramis個(gè)人捷運(yùn)的試驗(yàn)計(jì)劃，后因?yàn)榭刂葡到y(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(guó)人》。

1975—1976年，日本“電腦控制車輛系統(tǒng)”進(jìn)行了為期6個(gè)月的公眾測(cè)試，運(yùn)送了超過(guò)80萬(wàn)人次的乘客。

1975年，美國(guó)摩根敦市建設(shè)了世界上最早的個(gè)人快速公交運(yùn)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(wú)人駕駛系統(tǒng)是由Alden StaRRcar開(kāi)發(fā)的，由波音Vertol領(lǐng)導(dǎo)的財(cái)團(tuán)建造，是政府資助的PRT系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。

第一階段系統(tǒng)于1975年開(kāi)始運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)的總成本為1.3億美元，有71輛車（每個(gè)車廂有21個(gè)座位），線路長(zhǎng)13.92 km（8.65英里），5個(gè)車站，2個(gè)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(chǎng)間建設(shè)了一套PRT。馬斯達(dá)爾城PRT 1A階段長(zhǎng)約1.4 km，設(shè)有2個(gè)車站。該系統(tǒng)于2010年11月28日向公眾開(kāi)放，一共10輛車，按需運(yùn)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(jī)場(chǎng)在T5航站樓與遠(yuǎn)端停車場(chǎng)間開(kāi)行自動(dòng)駕駛PRT，如圖2所示。使用高架平臺(tái)跨越繁忙的道路和高速公路，車輛運(yùn)行時(shí)速在20 km/h左右，并且是無(wú)人駕駛，可容納4個(gè)人或6個(gè)人及行李，每車每天能運(yùn)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(shí)幾乎無(wú)噪聲，能耗低，零排放。從停車場(chǎng)到機(jī)場(chǎng)T5航站樓，能夠節(jié)省50%的能源。系統(tǒng)對(duì)天氣的適應(yīng)性較強(qiáng)，可以在中度降雪天氣正常運(yùn)行。乘客進(jìn)入車輛后，通過(guò)觸摸屏選擇目的地，車輛就會(huì)把乘客送到指定的地點(diǎn)，接近目的地時(shí)會(huì)有自動(dòng)語(yǔ)音提示。系統(tǒng)可靠性達(dá)到了95%，所需維護(hù)較少，平時(shí)運(yùn)行維護(hù)只需4～5人。

2014年4月，韓國(guó)與瑞典的合資企業(yè)Vectus公司開(kāi)發(fā)的PRT在韓國(guó)順天市投入運(yùn)營(yíng)，如圖3所示。系統(tǒng)有40輛車、2個(gè)站點(diǎn)和4.46 km軌道。

成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)PRT建設(shè)是為了滿足成都天府機(jī)場(chǎng)東西干道北側(cè)的遠(yuǎn)距離停車場(chǎng)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(guó)的首次應(yīng)用，目前該項(xiàng)目正在建設(shè)中，計(jì)劃在2021年世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)開(kāi)幕前夕開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。

2? ? 系統(tǒng)特點(diǎn)

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(gè)典型的項(xiàng)目。

希斯羅機(jī)場(chǎng)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(jì)，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(jì)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(guò)車載激光雷達(dá)實(shí)時(shí)掃描，建立點(diǎn)云數(shù)據(jù)和高精度地圖對(duì)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(guó)順天旅游項(xiàng)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(shí)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(guò)導(dǎo)向輪實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向。

總結(jié)上述兩個(gè)項(xiàng)目，PRT系統(tǒng)具備智能化、小型化的特點(diǎn)。該系統(tǒng)車輛一般按需運(yùn)行，平常車輛停靠在車站或停車線，能節(jié)約運(yùn)營(yíng)能耗。當(dāng)有用車需求時(shí)，通過(guò)控制中心給車輛排任務(wù)，車輛自動(dòng)運(yùn)行至需求車站，并搭載乘客完成任務(wù)。通過(guò)采用V2V技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛間毫秒級(jí)通信延時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)車輛的虛擬聯(lián)掛。車輛的智能化特點(diǎn)，也降低了系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本，在控制中心，僅需數(shù)人就能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)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(duì)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(jià)。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(yùn)能在3 600人/h[1]，屬于小微量軌道交通運(yùn)能。

系統(tǒng)能提供個(gè)性化服務(wù)：乘客可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或電話預(yù)約，將車輛預(yù)約到指定的站點(diǎn)，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(dòng)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(chǎng)景

基于系統(tǒng)靈活，可提供個(gè)性化的出行服務(wù)的特點(diǎn)，該系統(tǒng)的主要應(yīng)用場(chǎng)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(jià)不高，希斯羅機(jī)場(chǎng)PRT造價(jià)在0.1億美元/km，若能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)，可以控制在3 000萬(wàn)元/km，兼顧接駁和游玩的特性，通過(guò)門票收入可以快速收回成本，特別是主題公園。國(guó)內(nèi)類似的項(xiàng)目很多，如華僑城的歡樂(lè)干線、習(xí)水小火車等。

系統(tǒng)靈活，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，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(guò)合理的景觀設(shè)計(jì)能很好地解決交通問(wèn)題，同時(shí)也兼顧了游客的游玩。

系統(tǒng)相比APM、輕軌簡(jiǎn)單，通過(guò)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本低。

（2）可以用于機(jī)場(chǎng)的接駁線路，希斯羅機(jī)場(chǎng)線和天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)PRT的定位就是解決航站樓同停車場(chǎng)間的接駁需求，給客戶的航乘全過(guò)程提供高標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)體驗(yàn)。

該類場(chǎng)景對(duì)運(yùn)量的要求不高，客戶更加注重航乘的全過(guò)程體驗(yàn)。目前很多國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)從停車場(chǎng)到航站樓需要步行較長(zhǎng)時(shí)間，步行電梯不能很好地滿足需求，客戶體驗(yàn)不好[2]。

機(jī)場(chǎng)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(yùn)行噪聲、振動(dòng)小，對(duì)車外無(wú)不良影響，車內(nèi)乘坐體驗(yàn)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(jī)場(chǎng)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(lè).西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)旅客捷運(yùn)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(jī)場(chǎng)旅客捷運(yùn)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(jiǎn)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(kāi)發(fā)。