智能化个人快速运输（PRT）系统的适用性分析——以广州为例*

赵汝江　李 军

（1.中新广州知识城开发建设办公室，510555，广州；2.中山大学工学院广东省智能交通系统重点实验室，510275，广州∥第一作者，高级工程师）

智能化个人快速运输（PRT）系统的适用性分析
——以广州为例*

赵汝江1李 军2

（1.中新广州知识城开发建设办公室，510555，广州；2.中山大学工学院广东省智能交通系统重点实验室，510275，广州∥第一作者，高级工程师）

摘 要介绍了一种自动化（无人驾驶）控制车辆公交系统——个人快速运输系统（PRT），分析了PRT较传统出行方式（公交、小汽车、地铁等）在能耗、噪声、建设成本、便利性、舒适性等方面所具有的优势。针对广州市中心城区及其周边地区交通拥堵的现状，提议采用PRT作为广州市除地铁外的主要公共交通系统，并给出了首条PRT路线草案：在广州拥堵的内环路与环城高速区域设PRT线路，路线可连接全沙州、东朗站、江南大道，天河、沙河、火车站等主要交通枢纽，形成广州新二环。

关键词公共交通系统；新型城市交通；个人快速运输系统

*国家自然科学基金项目（51178475）

First-author＇s address Construction Command Center of Sino-Singapore Guangzhou Knowledge City，510555，Guangzhou，China

1　广州城区交通现状

随着广州经济和社会持续快速发展，市民可支配收入大大提高，汽车保有量不断增加（从2007年8月15日广州市第100万辆汽车上牌开始，6年后，广州汽车保有量已突破250万辆，增长1.5倍［1］），广州中心城区已呈现交通拥堵趋势。自2009年底起，受各种因素综合影响，晚高峰时广州中心城区主干道的平均车速降为18.7 km∕h［2］。由于此后没有采取有效措施，2013年交通拥堵范围扩大至广州市大部分中心城区，主干道平均饱和度达到0.9以上，工作日早晚高峰中心城区主要道路车辆行驶平均速度降至20 km∕h以下已成为常态［3］。2013年10月，《广州交通发展白皮书》公布的广州交通现状数据显示，造成拥堵的根源在于广州市区城市道路汽车容纳能力非常有限：市区道路面积仅能容165万辆车出行，中心城区仅能同时容纳100万辆车出行，而广州汽车保有量却高达250万辆［1］。庞大的出行车辆争抢有限的道路资源成为了广州市城区道路交通拥堵的主要原因。

2013年7月8日至7月19日，广州交警对广州交通拥堵点进行公开调查和征询［4］，共有9 155名市民投票参与。从交警部门公布的98个拥堵点中，产生了得票最高的前20个路段，如表1所示。排名头前5位的路线均位于内环路和环城高速之间的区域，从侧面证明了该区域将是今后广州治堵的重点区域。

据2010年人口普查数据显示，广州旧城区中越秀、荔湾、海珠、天河等四区的平均人口密度为27 531人∕km2，其中越秀区最高，达到52 834人∕km2［5］。人口密度大引起社会公共资源负载压力巨大。有鉴于广州市交通堵塞越来越严重，城市公共资源紧张，广州理应优先重点发展公共交通，提升公共交通设施并优化道路建设，以疏导交通拥堵黑点并缓解旧城区的道路压力。否则即使建更多的路，限更多的牌，也是无补于事。《2010年广州市交通发展年度报告》显示，广州公共交通占机动化出行的比例为59.6﹪；2013年8月广州发展研究院发布的《关于广州建设公交都市的若干建议》报告显示［6］，广州公共交通日均客运总量约1 448万人次，占机动化出行比例的6成，成为市民出行的主要方式。可以看出，近几年广州公共交通占机动化出行的比例一直稳定在6成，但与东京82﹪、香港87﹪的公交出行比例仍有很大差距。

表1　2013年广州交通最拥堵点调查结果（前20路段）

考虑利用公共交通设施疏解车流和人流拥挤，广州市应积极落实“公交优先”发展战略，完善交通基础设施，优化交通出行结构，重视交通智能化发展，提高交通服务水平和运行效率，建立逐步缓解交通拥堵的长效工作机制。笔者从广州提倡低碳出行和建设生态城市这一设计思路出发，参考国际最新公共交通建设现状和发展趋势，建议研究和建设可持续发展的自动化导引交通系统，作为广州市今后主要的公共交通出行工具之一。

2　未来城市公共交通系统——自动化导引无人驾驶公交

自动化导引交通系统主要包括个人快速公交（PRT）系统和团体快速公交（GRT）系统。自动化导引交通系统除了具备传统机动车自由出行的特点外，还具有轨道交通以最小安全间隔距离运行达到最大运输能力的大运量优点，以及高智能化、灵活便捷、高效有序、稳定安全、建设维护经济和易改易拆等优势，且技术具有可持续成长和兼容性，因此，其成为了未来城市公共交通系统主要研究方向和成果之一。1970年，美国首建全球首条无人驾驶美国西维珍尼亚州摩根敦PRT其总长13.2 km，总投资1 300万美元。项目属于市政试验性质，由政府提供建设资金，工程由波音Vertol公司负责承建。此后，基建工程经过了数十年技术发展和能力提升，新的自动化导引交通在乘坐舒适性、自动化、绿色环保、降噪节能方面也获得进一步提升，未来交通控制将向互联网和智能化发展，新时期下自动化导引交通系统将迎来一个大发展期。

2.1个人快速运输（PRT）系统

PRT系统，是一种智能化无人驾驶小型电动汽车公共交通系统，可实现众多乘车人按需从各自最近的PRT网络某个节点上车，然后高速安全地把众多乘车人分别送达指定目的地的不间断运输。有别于道路公交、有轨电车和地铁等固定线路交通系统，PRT系统是世界上首个可实现点到点的交通模式。PRT系统一般被用于城市交通，也可应用于新农村和新开发地区交通建设。近年PRT技术获得较大发展，PRT车辆的车厢细小，通常只有约4～6人容量；全智能化中央控制系统令PRT车辆的安全性和稳定性获得了飞跃性的提升，从而减除了传统手动驾驶机动车辆厚重防护结构和需反复操作制动、变速和提速的笨重机械装置；使用电力驱动也减除了机动车辆采用传统石化燃料作为动力进行燃点、冲程和冷却等一系列复杂机械装备。以上结构变化使PRT车辆自重大幅降低，这就意味着该系统所需的任何结构都比传统的输送系统便宜很多，使PRT车辆更专注于改善乘坐人内外部视觉体验、舒适度和智能化使用。同传统的运输系统相比，PRT系统“点到点”无需换乘的交通特征令该系统非常灵活，而且可以选择不与其他乘客共处一车，较好地保护了乘客隐私。PRT系统的车辆体积小且自重轻（约500 kg），其40 km∕h的运行速度、每天24 h几乎不停运的运营特性，以及按需灵活设立站台、完全自动化运作的高效性等，令PRT系统比道路公交、地铁、轻轨及其他传统交通方案具有更大运量和经济效益。高科技的智能控制系统使搭乘体验更加轻松便利，乘客基本不需要等待，达到点对点的直接运送。此外，PRT运营过程中直接碳排放量为零，噪声极低，系统成规模化后车辆维护成本低廉且过程简单，就未来城市可持续发展而言确实是建设公交系统中的首选。

在精密自动化控制下，PRT车辆灵活穿梭在复杂路网。导向系统设置在轨道侧面或轨道中央。市区规划完善的PRT系统可以灵活地穿梭于商铺、楼宇、住宅等人流密集场所之间，极大地疏导人流源头进而避免人流汇集到主干市政马路。在新的工程和自动化技术力量支撑下，PRT系统表现出一种尖端集成创新技术，不仅具备私人小汽车便捷、灵活、舒适、私密的优势，而且进一步提升传统轨道交通特有的安全、准点、节能、省地、运输效率高等优点，逐步体现出一种适应未来城市可持续发展的绿色交通方式。

PRT系统的先进性还体现在能源功耗的有效性。目前的PRT系统车辆都配备了全面的障碍物探测系统，在遇到其他车辆或行人时将启动相应制动。但是，现阶段PRT系统车辆未设计安装绕过障碍物的相关装置和导轨。PRT系统绕行障碍物和反复制动等模拟手动驾驶技术的相关论证表明了，把PRT专用车道放置在普通市政道路上不做分隔，允许其他机动车和非机动车驶入，并非未来城市PRT公交发展方向，坚持独立封闭导轨的PRT系统更能避免因反复制动和绕行障碍物所带来的功耗无谓浪费、舒适感下降及对系统运量最大化的干扰，令系统更充分体现出其绿色、经济和高效等优点。

PRT系统的研发供应商主要有2getthere，ULTra和Vectus公司。阿布扎比马斯达城和伦敦希斯罗机场已建设并成功运营智能化无人驾驶PRT系统（见图1），该技术获得国际社会各界广泛好评。韩国顺天市2014年开通了采用Vectus公司设计建设的一条长5km的PRT系统线路，用以连接顺天市区到国际园艺园。除了以上已运营的项目，英国伦敦市中心牛津街和北部卫星镇米尔顿凯恩斯、美国纽约市、印度阿姆利则、新德里古尔冈均规划有PRT方案［7-13］。我国深圳市光明新区在中荷光明“新新城”工作中规划了我国首条城区PRT方案。方案建议在枢纽地块、华强地块、光明商业中心及行政中心等主要功能区之间，由政府和开发商分段合作，建立PRT示范段。可以看出，无论是目前运行的PRT线路还是规划方案，PRT系统都不是某个城市主要的公交系统，在人口稠密城区建设PRT系统还需更多实际工程技术提升工作。

2.2团体快速运输（GRT）系统

GRT系统是一种类似于PRT系统但提供更多乘客的公共交通工具。GRT概念有如平面布置的升降机，每个站台均上下乘客。这样的系统将会是出行时间和资源最优化的交通方案，出发站台可按目的地人数组团，达到发车人数后即发车。此类交通工具较合适密集度高的区域，主要服务对象为具相同出发地点与目的地的群体乘客，通常使用载运量为12～70人之的型车厢，故可视为自动行驶的公共汽车。和PRT系统一样，GRT系统可有较密班次（班次间隔为数秒到1 min），也可设置分岔路线，以便选择性地绕行主线，收集支线的乘客。

目前，只有阿姆斯特丹机场到Rivium商业园的GRT系统在运营当中（见图2），该系统由2getthere公司设计，于2005年投入使用，为无人驾驶车辆。

图1　英国伦敦希斯罗机场PRT系统站台、车道和中央控制中心

图2　团体快速公交系统站台、车辆和路线图（荷兰Rivium项目）

2.3PRT系统与其他交通出行方式比较

1）能耗方面。作为一项高效节能的出行方式，PRT系统由蓄电池提供驱动所需的电力，中控系统确保在需要时在车辆停驶的情况下完成对电池的充电。整套PRT系统，只在用户有需求时运转，避免“停和走”导致的能源浪费。其采用超轻量级的车厢。相较于传统公交车、轻轨、地铁和小轿车，PRT系统的能源消耗是最低的，包括小轿车在内的传统出行方式每位乘客每公里的能源消耗量可达到PRT系统的近3倍。此外，PRT系统无现场排放，PRT系统的碳收益比小轿车高出70﹪，比公交车和火车高出50﹪。

2）噪声方面。机动车上路伴随着极其严重的噪声污染，而PRT系统运营时产生的噪声非常低，几乎为零噪声，符合绿色环保需求。

3）建设成本方面。PRT系统由1.5 m宽专用轨道及行驶其上的无人驾驶车辆构成。专用轨道可以在地表，也可以架空，可以在建筑物内部或者周围，站台按需建设工期较短，无需像道路公交、轻轨、地铁等对周边进行大规模的动迁、长期围闭、路面和隧道施工。由于PRT系统的导轨、支撑和站台易拆易改，经济投入比传统交通系统低廉许多，且系统灵活性反而增强。PRT系统不破坏原有建筑和道路设施，还原方便；系统建立以后，通过更换车辆和设备即可实现升级和优化。

4）便利性方面。乘客只要乘搭PRT系统即可获得点到点交通服务。乘客在站台上选择一个目的地后，中控系统会立即派一辆车在指定的时间、指定的路线完成该次要求，实现准点、无塞车、无碰撞事故安全出行。如果客户有需要，中控系统还将确保派去的是空车。此外，PRT系统实现智能化控制，候车时间可忽略不计，95﹪的乘客可在30 s内享受服务；且PRT车辆是自动的，中途不停车，确保乘客每次出行的时间比采用公交车、小轿车、轻轨、地铁等传统交通平均缩短60﹪，旅行将变得更加可靠和舒适。

5）舒适性方面。PRT车辆很宽敞，可供4～6个成年人乘坐，还有为购物、手推车和行李箱准备的空间；如果需要，还可以提供暖风和空调；车窗较大，方便乘客观赏沿路风光。PRT系统安全水平较汽车高出近10倍，运行时舒适安静。提供个体出行服务，乘客可以单独或同选定的旅伴乘坐，提高了出行人员及其和财物的安全度［13］。

6）结构方面。PRT系统线路采用全架空，全地下，或者架空、地面和地下混合等三种布置方式，系统可拥有独立运行的轨道，不会与地面交通造成冲突和干扰。无需大规模进行地面市政道路施工和地下地铁隧道施工等财政投入，现阶段采用大部分架空结合局部路面，能较好体现PRT优于公交车辆、有轨电车和地铁等固定线路交通系统的技术能力、经济节约和运营特点。

3　广州市PRT系统方案

广州内环路和环城高速之间最拥堵区域尚未建立和完善有效的公共交通疏导，主要体现在该区域新建道路不完善和新建地铁线路覆盖不到位。目前，广州中心城区已基本无新路可建，也较难在原有市区道路和商业区、居民区中规划、建设贯穿城区的新的轻轨系统，包括规划在内的地铁线路也无法在短时期内满足疏导和解决广州交通拥挤的迫切需求。在道路交通方面，广州城市快捷路（又称“中环路”）北面广园快速路、东面科韵路、南面新滘路相互接连但完全不连贯，而中环路西段缺失间接加重了金沙洲及同德围地区的交通困局，且部分路段限速和塞车现象时有发生，因此也无法为疏导内环路与环城高速之间拥挤的交通提供一条快捷道路。在轨道交通方面，广州地铁11号线环线中的东环与内环路重叠，而西环部分伸延至车流偏少的郊区，并未真正体现连接内环路与环城高速之间拥挤交通区域的目的，因而该线路也未能就减轻和解决广州城区交通压力和堵塞做出贡献。鉴于在现有条件下修建新道路和地铁的各种难度，参考目前国际流行的主要智能化公共交通系统，建议采用PRT系统或GRT系统作为该区域的主要公共交通之一，以缓解该区域交通拥堵，并使其逐步发展成为广州市除地铁外未来的一种替代性公共交通系统。

首条PRT线路可考虑在广州市交通最拥堵地区（即内环路和环城高速之间的区域）布置，路线为金沙洲—滘口地铁站（地铁5号线末端）—芳村站（地铁1号线）—西郎站（地铁1号线和广佛线交汇站）—沙园站（地铁8号线）—江南大道站（江南大道西及昌岗站之间）—中大北门—广州塔—广交会—天河公园—沙河—桂花岗—广州火车站（省客运站）—金沙洲（见图3），可接连金沙洲、广佛线交汇东郎站、江南大道、天河、沙河、火车站等主要交通枢纽。PRT系统线路并非仅考虑解决拥堵，从适用性和实用性角度出发，要同时兼顾站点是否布置于符合个人公交系统的线位上。现方案已初步考虑各个站点有较好的建设场地空间、需要发送的固定客流以及较好的交通中转疏散需求，但站点设置、交通衔接、预测客流等内容将在分析沿线人流活动和交通分布后再具体确定，并引导整个方案深化工作。此路线贯穿内环路和环城高速之间的新中心城区外围交通地带，形成广州交通新二环，重点解决内环路和环城高速之间主干道路拥堵情况，从而减轻广州东西和南北向交通压力，并有效疏导进入广州内环路内主干道路的人流和交通。

图3　广州首条个人快速运输系统建议方案路线图

在造价方面，以伦敦希斯罗机场5号航站楼的PRT系统一层双向两车道为例，总长3.9 km项目（含车辆、车站、控制系统）的总投资约为3亿元人民币，每公里平均造价约为7 700万元，年旅客量50万人次。据伦敦希斯罗机场的PRT系统项目开发设计公司Ultra介绍，该项目路程较短且伦敦地区土建费用相对较高，对于相对较长的PRT项目可控制到每公里平均造价500万～850万美元［13］。该公司对国际市场PRT工程估价相对保守。最近国际工程市场，承建包括一层双向2车道系统基础设施（含沿线建筑物内部车站及充电等配套的）、控制系统、所有运营和备用车辆的一整套PRT系统预计每公里投资约700万～1 500万美元［15］，取此平均值，则每公里投资约为1 100万美元。假设中国较低的建设成本和PRT国产化产生的投资节余，在中国承建一整套PRT系统（一层双向两车道）的费用应可控制在6 800万元∕km范围内，以本方案长50 km二层双（单）向2车道或一层双向4车道为例，按一层双向2车道土建、车辆、车站和控制投入均增加一倍计算，则每公里需1.36亿元的建造费用，总投资为68亿元。预期每年维护费用是总造价的2﹪，即每年1.36亿元。按每辆车之间保持20 m的保守安全间距；全线可发送PRT车辆总数达1万辆，如车速保持40 km∕h，每车乘坐4人，则每小时可发送3.2万名乘客［13-14］。按PRT车辆在主轨道以40 km∕h运行，发送到主轨道的车辆每车的发车间隔为1.8 s，13个车站的平均主干发车间隔为23.4 s（希斯罗机场5号航站楼PRT系统平均候车时间为30 s［13］）。如实施全天20 h运营（上午5：30至次日凌晨1：30），按每天7：00—21：00为PRT载客高峰期，以满负荷客运推算共能运载44.8万名乘客，如保守地以满负荷客运量的一半估计，高峰期每天可运载22.4万名乘客；预估剩余6 h共运载7.6万人（每小时运载1.27万名乘客），则每日预期可达30万人次乘坐。如每次收费6元，每年收入为6.57亿元，扣除维护费后为5.21亿元，估计运营13年后可基本让工程还本。如遇客流高峰，由于智能化中央控制，使车辆行驶安全性大为提高，可考虑减少PRT车距至15 m，以提高运能，则首条PRT线路日客运能力将达50万～70万人次。而提供同样运能的广州新建地铁线路的平均造价超过5亿元∕km，是此4车道PRT系统的3.5倍；比绩效一般的广州中山大道BRT概算价（8 070万元∕km）高出68.5﹪。在用电方面，PRT系统用电建设已包含在基础设施建设之内，不大需面积应用高压快充，系统用电需求不大［13］。所以，从经济性角度考虑，PRT系统比地铁更具有发展优势，从建设投入、舒适性和便利性比较来看，PRT系统也比地铁更优。

4　结语

据调查，广州市交通最拥堵的地方是内环路和环城高速之间的区域，该交通瓶颈不仅造成进出广州中心城区的外围交通困局，也导致中心城区主干道压力倍增。考虑到智能PRT拥有超越传统公共交通的诸多优点，建议采用PRT作为今后广州市除地铁外的主要公共交通系统。首条PRT规划路线可考虑在广州市交通最拥堵的内环路和环城高速之间的区域布置，路线可接连金沙洲、东郎站、江南大道、天河、沙河、火车站等主要交通枢纽，形成广州的新二环。该线路重点解决内环路和环城高速之间主干道路拥堵情况，从而减轻广州东西和南北向交通压力，并有效疏导进入广州内环路内主干道路的人流和交通。在PRT车辆国产化和蓄电技术优化进一步发展下，拥有众多优势的PRT系统将可能，成为继地铁之后我国城市竞相发展的主要公共交通系统。

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Applicability Analysis of Intelligent Personal Rapid Transit System in Guangzhou

Zhao Rujiang，Li Jun

AbstractAn automatic control bus system—PRT is introduced，its advantages compared to the traditional trip mode （bus，car，metro）in energy consumption，noise control，cost，convenience and riding comfort are analyzed.Aiming at the serious traffic congestion in∕around the city centre of Guangzhou，PRT is recommended as a main public transport except metro，and a draft for the first PRT line is proposed.This line will be constructed in the most congestion areas，including the Inner Loop and the Beltway of Guangzhou，it will form a new 2nd ring to connect in traffic hubs in the city.

Key wordspublic transportation system；innovative city transportation；personal rapid transit（PRT）

中图分类号U 239.5

DOI：10.16037∕j.1007-869x.2016.01.005

收稿日期：（2014-07-29）