智能化個人快速運輸（PRT）系統的適用性分析
——以廣州為例*

趙汝江　李 軍

（1.中新廣州知識城開發建設辦公室，510555，廣州；2.中山大學工學院廣東省智能交通系統重點實驗室，510275，廣州∥第一作者，高級工程師）

智能化個人快速運輸（PRT）系統的適用性分析
——以廣州為例*

趙汝江1李 軍2

（1.中新廣州知識城開發建設辦公室，510555，廣州；2.中山大學工學院廣東省智能交通系統重點實驗室，510275，廣州∥第一作者，高級工程師）

摘 要介紹了一種自動化（無人駕駛）控制車輛公交系統——個人快速運輸系統（PRT），分析了PRT較傳統出行方式（公交、小汽車、地鐵等）在能耗、噪聲、建設成本、便利性、舒適性等方面所具有的優勢。針對廣州市中心城區及其周邊地區交通擁堵的現狀，提議采用PRT作為廣州市除地鐵外的主要公共交通系統，并給出了首條PRT路線草案：在廣州擁堵的內環路與環城高速區域設PRT線路，路線可連接全沙州、東朗站、江南大道，天河、沙河、火車站等主要交通樞紐，形成廣州新二環。

關鍵詞公共交通系統；新型城市交通；個人快速運輸系統

*國家自然科學基金項目（51178475）

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

1　廣州城區交通現狀

隨著廣州經濟和社會持續快速發展，市民可支配收入大大提高，汽車保有量不斷增加（從2007年8月15日廣州市第100萬輛汽車上牌開始，6年后，廣州汽車保有量已突破250萬輛，增長1.5倍［1］），廣州中心城區已呈現交通擁堵趨勢。自2009年底起，受各種因素綜合影響，晚高峰時廣州中心城區主干道的平均車速降為18.7 km∕h［2］。由于此后沒有采取有效措施，2013年交通擁堵范圍擴大至廣州市大部分中心城區，主干道平均飽和度達到0.9以上，工作日早晚高峰中心城區主要道路車輛行駛平均速度降至20 km∕h以下已成為常態［3］。2013年10月，《廣州交通發展白皮書》公布的廣州交通現狀數據顯示，造成擁堵的根源在于廣州市區城市道路汽車容納能力非常有限：市區道路面積僅能容165萬輛車出行，中心城區僅能同時容納100萬輛車出行，而廣州汽車保有量卻高達250萬輛［1］。龐大的出行車輛爭搶有限的道路資源成為了廣州市城區道路交通擁堵的主要原因。

2013年7月8日至7月19日，廣州交警對廣州交通擁堵點進行公開調查和征詢［4］，共有9 155名市民投票參與。從交警部門公布的98個擁堵點中，產生了得票最高的前20個路段，如表1所示。排名頭前5位的路線均位于內環路和環城高速之間的區域，從側面證明了該區域將是今后廣州治堵的重點區域。

據2010年人口普查數據顯示，廣州舊城區中越秀、荔灣、海珠、天河等四區的平均人口密度為27 531人∕km2，其中越秀區最高，達到52 834人∕km2［5］。人口密度大引起社會公共資源負載壓力巨大。有鑒于廣州市交通堵塞越來越嚴重，城市公共資源緊張，廣州理應優先重點發展公共交通，提升公共交通設施并優化道路建設，以疏導交通擁堵黑點并緩解舊城區的道路壓力。否則即使建更多的路，限更多的牌，也是無補于事。《2010年廣州市交通發展年度報告》顯示，廣州公共交通占機動化出行的比例為59.6﹪；2013年8月廣州發展研究院發布的《關于廣州建設公交都市的若干建議》報告顯示［6］，廣州公共交通日均客運總量約1 448萬人次，占機動化出行比例的6成，成為市民出行的主要方式。可以看出，近幾年廣州公共交通占機動化出行的比例一直穩定在6成，但與東京82﹪、香港87﹪的公交出行比例仍有很大差距。

表1　2013年廣州交通最擁堵點調查結果（前20路段）

考慮利用公共交通設施疏解車流和人流擁擠，廣州市應積極落實“公交優先”發展戰略，完善交通基礎設施，優化交通出行結構，重視交通智能化發展，提高交通服務水平和運行效率，建立逐步緩解交通擁堵的長效工作機制。筆者從廣州提倡低碳出行和建設生態城市這一設計思路出發，參考國際最新公共交通建設現狀和發展趨勢，建議研究和建設可持續發展的自動化導引交通系統，作為廣州市今后主要的公共交通出行工具之一。

2　未來城市公共交通系統——自動化導引無人駕駛公交

自動化導引交通系統主要包括個人快速公交（PRT）系統和團體快速公交（GRT）系統。自動化導引交通系統除了具備傳統機動車自由出行的特點外，還具有軌道交通以最小安全間隔距離運行達到最大運輸能力的大運量優點，以及高智能化、靈活便捷、高效有序、穩定安全、建設維護經濟和易改易拆等優勢，且技術具有可持續成長和兼容性，因此，其成為了未來城市公共交通系統主要研究方向和成果之一。1970年，美國首建全球首條無人駕駛美國西維珍尼亞州摩根敦PRT其總長13.2 km，總投資1 300萬美元。項目屬于市政試驗性質，由政府提供建設資金，工程由波音Vertol公司負責承建。此后，基建工程經過了數十年技術發展和能力提升，新的自動化導引交通在乘坐舒適性、自動化、綠色環保、降噪節能方面也獲得進一步提升，未來交通控制將向互聯網和智能化發展，新時期下自動化導引交通系統將迎來一個大發展期。

2.1個人快速運輸（PRT）系統

PRT系統，是一種智能化無人駕駛小型電動汽車公共交通系統，可實現眾多乘車人按需從各自最近的PRT網絡某個節點上車，然后高速安全地把眾多乘車人分別送達指定目的地的不間斷運輸。有別于道路公交、有軌電車和地鐵等固定線路交通系統，PRT系統是世界上首個可實現點到點的交通模式。PRT系統一般被用于城市交通，也可應用于新農村和新開發地區交通建設。近年PRT技術獲得較大發展，PRT車輛的車廂細小，通常只有約4～6人容量；全智能化中央控制系統令PRT車輛的安全性和穩定性獲得了飛躍性的提升，從而減除了傳統手動駕駛機動車輛厚重防護結構和需反復操作制動、變速和提速的笨重機械裝置；使用電力驅動也減除了機動車輛采用傳統石化燃料作為動力進行燃點、沖程和冷卻等一系列復雜機械裝備。以上結構變化使PRT車輛自重大幅降低，這就意味著該系統所需的任何結構都比傳統的輸送系統便宜很多，使PRT車輛更專注于改善乘坐人內外部視覺體驗、舒適度和智能化使用。同傳統的運輸系統相比，PRT系統“點到點”無需換乘的交通特征令該系統非常靈活，而且可以選擇不與其他乘客共處一車，較好地保護了乘客隱私。PRT系統的車輛體積小且自重輕（約500 kg），其40 km∕h的運行速度、每天24 h幾乎不停運的運營特性，以及按需靈活設立站臺、完全自動化運作的高效性等，令PRT系統比道路公交、地鐵、輕軌及其他傳統交通方案具有更大運量和經濟效益。高科技的智能控制系統使搭乘體驗更加輕松便利，乘客基本不需要等待，達到點對點的直接運送。此外，PRT運營過程中直接碳排放量為零，噪聲極低，系統成規模化后車輛維護成本低廉且過程簡單，就未來城市可持續發展而言確實是建設公交系統中的首選。

在精密自動化控制下，PRT車輛靈活穿梭在復雜路網。導向系統設置在軌道側面或軌道中央。市區規劃完善的PRT系統可以靈活地穿梭于商鋪、樓宇、住宅等人流密集場所之間，極大地疏導人流源頭進而避免人流匯集到主干市政馬路。在新的工程和自動化技術力量支撐下，PRT系統表現出一種尖端集成創新技術，不僅具備私人小汽車便捷、靈活、舒適、私密的優勢，而且進一步提升傳統軌道交通特有的安全、準點、節能、省地、運輸效率高等優點，逐步體現出一種適應未來城市可持續發展的綠色交通方式。

PRT系統的先進性還體現在能源功耗的有效性。目前的PRT系統車輛都配備了全面的障礙物探測系統，在遇到其他車輛或行人時將啟動相應制動。但是，現階段PRT系統車輛未設計安裝繞過障礙物的相關裝置和導軌。PRT系統繞行障礙物和反復制動等模擬手動駕駛技術的相關論證表明了，把PRT專用車道放置在普通市政道路上不做分隔，允許其他機動車和非機動車駛入，并非未來城市PRT公交發展方向，堅持獨立封閉導軌的PRT系統更能避免因反復制動和繞行障礙物所帶來的功耗無謂浪費、舒適感下降及對系統運量最大化的干擾，令系統更充分體現出其綠色、經濟和高效等優點。

PRT系統的研發供應商主要有2getthere，ULTra和Vectus公司。阿布扎比馬斯達城和倫敦希斯羅機場已建設并成功運營智能化無人駕駛PRT系統（見圖1），該技術獲得國際社會各界廣泛好評。韓國順天市2014年開通了采用Vectus公司設計建設的一條長5km的PRT系統線路，用以連接順天市區到國際園藝園。除了以上已運營的項目，英國倫敦市中心牛津街和北部衛星鎮米爾頓凱恩斯、美國紐約市、印度阿姆利則、新德里古爾岡均規劃有PRT方案［7-13］。我國深圳市光明新區在中荷光明“新新城”工作中規劃了我國首條城區PRT方案。方案建議在樞紐地塊、華強地塊、光明商業中心及行政中心等主要功能區之間，由政府和開發商分段合作，建立PRT示范段。可以看出，無論是目前運行的PRT線路還是規劃方案，PRT系統都不是某個城市主要的公交系統，在人口稠密城區建設PRT系統還需更多實際工程技術提升工作。

2.2團體快速運輸（GRT）系統

GRT系統是一種類似于PRT系統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機，每個站臺均上下乘客。這樣的系統將會是出行時間和資源最優化的交通方案，出發站臺可按目的地人數組團，達到發車人數后即發車。此類交通工具較合適密集度高的區域，主要服務對象為具相同出發地點與目的地的群體乘客，通常使用載運量為12～70人之的型車廂，故可視為自動行駛的公共汽車。和PRT系統一樣，GRT系統可有較密班次（班次間隔為數秒到1 min），也可設置分岔路線，以便選擇性地繞行主線，收集支線的乘客。

目前，只有阿姆斯特丹機場到Rivium商業園的GRT系統在運營當中（見圖2），該系統由2getthere公司設計，于2005年投入使用，為無人駕駛車輛。

圖1　英國倫敦希斯羅機場PRT系統站臺、車道和中央控制中心

圖2　團體快速公交系統站臺、車輛和路線圖（荷蘭Rivium項目）

2.3PRT系統與其他交通出行方式比較

1）能耗方面。作為一項高效節能的出行方式，PRT系統由蓄電池提供驅動所需的電力，中控系統確保在需要時在車輛停駛的情況下完成對電池的充電。整套PRT系統，只在用戶有需求時運轉，避免“停和走”導致的能源浪費。其采用超輕量級的車廂。相較于傳統公交車、輕軌、地鐵和小轎車，PRT系統的能源消耗是最低的，包括小轎車在內的傳統出行方式每位乘客每公里的能源消耗量可達到PRT系統的近3倍。此外，PRT系統無現場排放，PRT系統的碳收益比小轎車高出70﹪，比公交車和火車高出50﹪。

2）噪聲方面。機動車上路伴隨著極其嚴重的噪聲污染，而PRT系統運營時產生的噪聲非常低，幾乎為零噪聲，符合綠色環保需求。

3）建設成本方面。PRT系統由1.5 m寬專用軌道及行駛其上的無人駕駛車輛構成。專用軌道可以在地表，也可以架空，可以在建筑物內部或者周圍，站臺按需建設工期較短，無需像道路公交、輕軌、地鐵等對周邊進行大規模的動遷、長期圍閉、路面和隧道施工。由于PRT系統的導軌、支撐和站臺易拆易改，經濟投入比傳統交通系統低廉許多，且系統靈活性反而增強。PRT系統不破壞原有建筑和道路設施，還原方便；系統建立以后，通過更換車輛和設備即可實現升級和優化。

4）便利性方面。乘客只要乘搭PRT系統即可獲得點到點交通服務。乘客在站臺上選擇一個目的地后，中控系統會立即派一輛車在指定的時間、指定的路線完成該次要求，實現準點、無塞車、無碰撞事故安全出行。如果客戶有需要，中控系統還將確保派去的是空車。此外，PRT系統實現智能化控制，候車時間可忽略不計，95﹪的乘客可在30 s內享受服務；且PRT車輛是自動的，中途不停車，確保乘客每次出行的時間比采用公交車、小轎車、輕軌、地鐵等傳統交通平均縮短60﹪，旅行將變得更加可靠和舒適。

5）舒適性方面。PRT車輛很寬敞，可供4～6個成年人乘坐，還有為購物、手推車和行李箱準備的空間；如果需要，還可以提供暖風和空調；車窗較大，方便乘客觀賞沿路風光。PRT系統安全水平較汽車高出近10倍，運行時舒適安靜。提供個體出行服務，乘客可以單獨或同選定的旅伴乘坐，提高了出行人員及其和財物的安全度［13］。

6）結構方面。PRT系統線路采用全架空，全地下，或者架空、地面和地下混合等三種布置方式，系統可擁有獨立運行的軌道，不會與地面交通造成沖突和干擾。無需大規模進行地面市政道路施工和地下地鐵隧道施工等財政投入，現階段采用大部分架空結合局部路面，能較好體現PRT優于公交車輛、有軌電車和地鐵等固定線路交通系統的技術能力、經濟節約和運營特點。

3　廣州市PRT系統方案

廣州內環路和環城高速之間最擁堵區域尚未建立和完善有效的公共交通疏導，主要體現在該區域新建道路不完善和新建地鐵線路覆蓋不到位。目前，廣州中心城區已基本無新路可建，也較難在原有市區道路和商業區、居民區中規劃、建設貫穿城區的新的輕軌系統，包括規劃在內的地鐵線路也無法在短時期內滿足疏導和解決廣州交通擁擠的迫切需求。在道路交通方面，廣州城市快捷路（又稱“中環路”）北面廣園快速路、東面科韻路、南面新滘路相互接連但完全不連貫，而中環路西段缺失間接加重了金沙洲及同德圍地區的交通困局，且部分路段限速和塞車現象時有發生，因此也無法為疏導內環路與環城高速之間擁擠的交通提供一條快捷道路。在軌道交通方面，廣州地鐵11號線環線中的東環與內環路重疊，而西環部分伸延至車流偏少的郊區，并未真正體現連接內環路與環城高速之間擁擠交通區域的目的，因而該線路也未能就減輕和解決廣州城區交通壓力和堵塞做出貢獻。鑒于在現有條件下修建新道路和地鐵的各種難度，參考目前國際流行的主要智能化公共交通系統，建議采用PRT系統或GRT系統作為該區域的主要公共交通之一，以緩解該區域交通擁堵，并使其逐步發展成為廣州市除地鐵外未來的一種替代性公共交通系統。

首條PRT線路可考慮在廣州市交通最擁堵地區（即內環路和環城高速之間的區域）布置，路線為金沙洲—滘口地鐵站（地鐵5號線末端）—芳村站（地鐵1號線）—西郎站（地鐵1號線和廣佛線交匯站）—沙園站（地鐵8號線）—江南大道站（江南大道西及昌崗站之間）—中大北門—廣州塔—廣交會—天河公園—沙河—桂花崗—廣州火車站（省客運站）—金沙洲（見圖3），可接連金沙洲、廣佛線交匯東郎站、江南大道、天河、沙河、火車站等主要交通樞紐。PRT系統線路并非僅考慮解決擁堵，從適用性和實用性角度出發，要同時兼顧站點是否布置于符合個人公交系統的線位上。現方案已初步考慮各個站點有較好的建設場地空間、需要發送的固定客流以及較好的交通中轉疏散需求，但站點設置、交通銜接、預測客流等內容將在分析沿線人流活動和交通分布后再具體確定，并引導整個方案深化工作。此路線貫穿內環路和環城高速之間的新中心城區外圍交通地帶，形成廣州交通新二環，重點解決內環路和環城高速之間主干道路擁堵情況，從而減輕廣州東西和南北向交通壓力，并有效疏導進入廣州內環路內主干道路的人流和交通。

圖3　廣州首條個人快速運輸系統建議方案路線圖

在造價方面，以倫敦希斯羅機場5號航站樓的PRT系統一層雙向兩車道為例，總長3.9 km項目（含車輛、車站、控制系統）的總投資約為3億元人民幣，每公里平均造價約為7 700萬元，年旅客量50萬人次。據倫敦希斯羅機場的PRT系統項目開發設計公司Ultra介紹，該項目路程較短且倫敦地區土建費用相對較高，對于相對較長的PRT項目可控制到每公里平均造價500萬～850萬美元［13］。該公司對國際市場PRT工程估價相對保守。最近國際工程市場，承建包括一層雙向2車道系統基礎設施（含沿線建筑物內部車站及充電等配套的）、控制系統、所有運營和備用車輛的一整套PRT系統預計每公里投資約700萬～1 500萬美元［15］，取此平均值，則每公里投資約為1 100萬美元。假設中國較低的建設成本和PRT國產化產生的投資節余，在中國承建一整套PRT系統（一層雙向兩車道）的費用應可控制在6 800萬元∕km范圍內，以本方案長50 km二層雙（單）向2車道或一層雙向4車道為例，按一層雙向2車道土建、車輛、車站和控制投入均增加一倍計算，則每公里需1.36億元的建造費用，總投資為68億元。預期每年維護費用是總造價的2﹪，即每年1.36億元。按每輛車之間保持20 m的保守安全間距；全線可發送PRT車輛總數達1萬輛，如車速保持40 km∕h，每車乘坐4人，則每小時可發送3.2萬名乘客［13-14］。按PRT車輛在主軌道以40 km∕h運行，發送到主軌道的車輛每車的發車間隔為1.8 s，13個車站的平均主干發車間隔為23.4 s（希斯羅機場5號航站樓PRT系統平均候車時間為30 s［13］）。如實施全天20 h運營（上午5：30至次日凌晨1：30），按每天7：00—21：00為PRT載客高峰期，以滿負荷客運推算共能運載44.8萬名乘客，如保守地以滿負荷客運量的一半估計，高峰期每天可運載22.4萬名乘客；預估剩余6 h共運載7.6萬人（每小時運載1.27萬名乘客），則每日預期可達30萬人次乘坐。如每次收費6元，每年收入為6.57億元，扣除維護費后為5.21億元，估計運營13年后可基本讓工程還本。如遇客流高峰，由于智能化中央控制，使車輛行駛安全性大為提高，可考慮減少PRT車距至15 m，以提高運能，則首條PRT線路日客運能力將達50萬～70萬人次。而提供同樣運能的廣州新建地鐵線路的平均造價超過5億元∕km，是此4車道PRT系統的3.5倍；比績效一般的廣州中山大道BRT概算價（8 070萬元∕km）高出68.5﹪。在用電方面，PRT系統用電建設已包含在基礎設施建設之內，不大需面積應用高壓快充，系統用電需求不大［13］。所以，從經濟性角度考慮，PRT系統比地鐵更具有發展優勢，從建設投入、舒適性和便利性比較來看，PRT系統也比地鐵更優。

4　結語

據調查，廣州市交通最擁堵的地方是內環路和環城高速之間的區域，該交通瓶頸不僅造成進出廣州中心城區的外圍交通困局，也導致中心城區主干道壓力倍增。考慮到智能PRT擁有超越傳統公共交通的諸多優點，建議采用PRT作為今后廣州市除地鐵外的主要公共交通系統。首條PRT規劃路線可考慮在廣州市交通最擁堵的內環路和環城高速之間的區域布置，路線可接連金沙洲、東郎站、江南大道、天河、沙河、火車站等主要交通樞紐，形成廣州的新二環。該線路重點解決內環路和環城高速之間主干道路擁堵情況，從而減輕廣州東西和南北向交通壓力，并有效疏導進入廣州內環路內主干道路的人流和交通。在PRT車輛國產化和蓄電技術優化進一步發展下，擁有眾多優勢的PRT系統將可能，成為繼地鐵之后我國城市競相發展的主要公共交通系統。

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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）

中圖分類號U 239.5

DOI：10.16037∕j.1007-869x.2016.01.005

收稿日期：（2014-07-29）