PRT发展史及应用场景分析

2020-11-10朱良义陈强

机电信息 2020年30期

朱良义陈强

摘要：PRT相关概念提出已有数十年，在逐步的发展中，其理论得到了完善，技术也得到了发展。世界各地建设的数条线路起到了很好的示范作用，鉴于此，通过整理各地的线路定位及相关特点，归纳出PRT的技术特点：点对点运输、按需出行、自动驾驶、运营维护成本低，特别适用于旅游景区和机场线路等特定场景。

关键词：PRT;点对点运输;按需出行;自动驾驶

0 引言

目前主要的轨道交通制式有地铁、轻轨、有轨电车、单轨、APM等，它们广泛应用于城市交通干线，满足了人们的出行需求，为城市的交通运行做出了贡献。但相关制式体量大，建设费用和运营成本高，乘坐体验差（多数乘客都是站席），对某些特定场景不适用，如机场接驳、景区的旅游接驳等。而一种新的轨道交通制式——PRT（个人快速轨道交通系统，后文简称PRT）能满足相关需求，该制式具有体量小、建设成本低、建设周期短、线路设置灵活、点对点运行、按需发车、自动驾驶、维护成本低等特点。

1 发展历史

1964年，Donn Fichter设想了一种中低运量的自动交通系统，其认为个人捷运系统能很好地结合公共交通和私家车的优点。

1964年，美国城市大众运输局开始对个人快速运输系统的技术进行研究。

1967年，马特拉公司在巴黎启动了Aramis个人捷运的试验计划，后因为控制系统不成熟被彻底取消。

1969年，首篇关于新交通方式的文章被发表于《科学美国人》。

1975—1976年，日本“电脑控制车辆系统”进行了为期6个月的公众测试，运送了超过80万人次的乘客。

1975年，美国摩根敦市建设了世界上最早的个人快速公交运输系统，如图1所示，它跨越摩根敦市区、西弗吉尼亚大学校园和医学中心等地，主要为大学城服务。摩根敦PRT无人驾驶系统是由Alden StaRRcar开发的，由波音Vertol领导的财团建造，是政府资助的PRT系统实验。

第一阶段系统于1975年开始运行，整个系统的总成本为1.3亿美元，有71辆车（每个车厢有21个座位），线路长13.92 km（8.65英里），5个车站，2个维护设施。

2010年，2getthere在阿联酋阿布扎比的马斯达尔城市中心与停车场间建设了一套PRT。马斯达尔城PRT 1A阶段长约1.4 km，设有2个车站。该系统于2010年11月28日向公众开放，一共10辆车，按需运行。车辆由磷酸锂电池供电，在泊位处充电，充电1.5 h可行驶60 km。

2011年5月，伦敦希斯罗机场在T5航站楼与远端停车场间开行自动驾驶PRT，如图2所示。使用高架平台跨越繁忙的道路和高速公路，车辆运行时速在20 km/h左右，并且是无人驾驶，可容纳4个人或6个人及行李，每车每天能运送800名旅客。采用车载电池供电、橡胶轮胎，车身结构轻巧，行驶时几乎无噪声，能耗低，零排放。从停车场到机场T5航站楼，能够节省50%的能源。系统对天气的适应性较强，可以在中度降雪天气正常运行。乘客进入车辆后，通过触摸屏选择目的地，车辆就会把乘客送到指定的地点，接近目的地时会有自动语音提示。系统可靠性达到了95%，所需维护较少，平时运行维护只需4～5人。

2014年4月，韩国与瑞典的合资企业Vectus公司开发的PRT在韩国顺天市投入运营，如图3所示。系统有40辆车、2个站点和4.46 km轨道。

成都天府国际机场PRT建设是为了满足成都天府机场东西干道北侧的远距离停车场与航站楼之间的接通需求，远期PRT线路考虑建立航站楼与附近酒店、工作区之间的联系，形成网状的系统，打造“零碳空港城”。这是PRT技术在我国的首次应用，目前该项目正在建设中，计划在2021年世界大学生運动会开幕前夕开通运营。

2 系统特点

PRT桥梁系统大部分采用高架方案，车辆大部分采用橡胶轮胎，自带电池，采用轮边自导向或电控导向方案。下面介绍两个典型的项目。

希斯罗机场轨道梁由梁和墩柱组成，梁的结构形式采用U型槽设计，如图4所示，直接支撑PRT车辆，供电及通信系统线路也结合设计在轨道梁上。

导向方案，轨道梁两侧的凸缘作为车辆导向的基准面，通过车载激光雷达实时扫描，建立点云数据和高精度地图对比，按照系统设定的走行速度和走行轮转角控制车辆姿态。

韩国顺天旅游项目也采用高架方案，如图5所示。轨道梁设有车辆的走行面，同时布置了通信、电缆的通道，在轨道梁的两侧设置有导向面，车辆通过导向轮实现导向。

总结上述两个项目，PRT系统具备智能化、小型化的特点。该系统车辆一般按需运行，平常车辆停靠在车站或停车线，能节约运营能耗。当有用车需求时，通过控制中心给车辆排任务，车辆自动运行至需求车站，并搭载乘客完成任务。通过采用V2V技术，实现车辆间毫秒级通信延时，可以实现车辆的虚拟联挂。车辆的智能化特点，也降低了系统的运营成本，在控制中心，仅需数人就能保证系统的正常运作。该系统车辆一般承载4～6人，车辆重量较轻，一般不高于1 000 kg（希斯罗PRT车辆仅重850 kg），车辆的轴重小，对轨道梁系统的静态载荷要求低，降低了桥梁体系体量。车站设置也较为灵活，可以采用地面站，也降低了系统的造价。因采用智能化调度、智能防护系统，车辆的最小行车间隔可达6 s，即系统的最大运能在3 600人/h[1]，属于小微量轨道交通运能。

系统能提供个性化服务：乘客可以通过网络或电话预约，将车辆预约到指定的站点，上车后，指定目的地，PRT车辆就可以高速安全地把乘客送达。由于采用智能控制，每辆车都安装有定位系统和传感器，可以自动避让其他车辆，选择快捷的路线，高速直达。PRT可以灵活地穿梭于城市楼宇、住宅建筑之间，提供真正的“门到门”服务。

3 应用场景

基于系统灵活，可提供个性化的出行服务的特点，该系统的主要应用场景可能如下：

（1）可以用于景区的内部交通线路，主要原因如下：

系统造价不高，希斯罗机场PRT造价在0.1亿美元/km，若能实现国产，可以控制在3 000万元/km，兼顾接驳和游玩的特性，通过门票收入可以快速收回成本，特别是主题公园。国内类似的项目很多，如华侨城的欢乐干线、习水小火车等。

系统灵活，环境适应性强，特别适用于山区和临水区域，该类区域不适合大规模建设道路，而PRT通过合理的景观设计能很好地解决交通问题，同时也兼顾了游客的游玩。

系统相比APM、轻轨简单，通过技术手段实现了自动驾驶，运营维护成本低。

（2）可以用于机场的接驳线路，希斯罗机场线和天府国际机场PRT的定位就是解决航站楼同停车场间的接驳需求，给客户的航乘全过程提供高标准服务体验。

该类场景对运量的要求不高，客户更加注重航乘的全过程体验。目前很多国内机场从停车场到航站楼需要步行较长时间，步行电梯不能很好地满足需求，客户体验不好[2]。

机场的基础设施已固化，PRT小巧灵活，可以在建筑间灵活穿梭，在不改变现有建筑结构的前提下设置线路，具备可操作性[3]。PRT环境影响小，采用橡胶轮胎，运行噪声、振动小，对车外无不良影响，车内乘坐体验和私密性好，有座位。

[参考文献]

[1] 张仟，柳拥军，马文君.PRT系统应用于枢纽机场地面交通的可行性研究[J].现代城市轨道交通，2019（1）：61-64.

[2] 王家乐.西安咸阳国际机场旅客捷运系统制式比选[J].城市轨道交通研究，2019，22（1）：115-119.