Персональный скоростной транзит ( PRT ), также называемый подкарами или направляемыми/рельсовыми такси , — это вид общественного транспорта, представляющий собой сеть специально построенных направляющих, по которым ездят небольшие автоматизированные транспортные средства, перевозящие небольшое количество (обычно менее 6) пассажиров на транспортное средство. PRT — это тип автоматизированного направляющего транзита (AGT), класс систем, который также включает в себя более крупные транспортные средства вплоть до небольших систем метрополитена. С точки зрения маршрутизации он тяготеет к системам персонального общественного транспорта .
Транспортные средства PRT рассчитаны на индивидуальные или небольшие групповые поездки, обычно перевозя не более трех-шести пассажиров на транспортное средство . [1] Направляющие пути организованы в сетевую топологию, где все станции расположены на запасных путях , и с частыми точками слияния/разветвления. Это позволяет осуществлять бесперебойные поездки из пункта в пункт, минуя все промежуточные станции. Службу «из пункта в пункт» сравнивают с такси или горизонтальным лифтом (лифтом).
Было предложено множество систем PRT, но большинство из них не было реализовано. По состоянию на ноябрь 2016 года [обновлять]функционируют лишь несколько систем PRT: Morgantown Personal Rapid Transit (старейшая и самая обширная) в Моргантауне, Западная Вирджиния , непрерывно работает с 1975 года. С 2010 года в Масдар-Сити , ОАЭ, действует система 2getthere из 10 транспортных средств, а с 2011 года в лондонском аэропорту Хитроу действует система Ultra PRT из 21 транспортного средства . Система Vectus из 40 транспортных средств с линейными станциями официально открылась в Сунчхоне , [2] Южная Корея, в апреле 2014 года. [3] [4] Система PRT, соединяющая терминалы и парковку, была построена в новом международном аэропорту Чэнду Тяньфу , который открылся в 2021 году. [5] [6]
Большинство систем общественного транспорта перевозят людей группами по запланированным маршрутам. Это имеет свою внутреннюю неэффективность. [7] Пассажиры тратят время на ожидание прибытия следующего транспортного средства, обходные пути к месту назначения, остановки для пассажиров с другими пунктами назначения и часто запутанные или непоследовательные расписания. Замедление и ускорение больших грузов может подорвать пользу общественного транспорта для окружающей среды, одновременно замедляя другой трафик. [7]
Системы персонального скоростного транспорта пытаются устранить эти отходы, перемещая небольшие группы без остановок в автоматизированных транспортных средствах по фиксированным путям. Пассажиры могут в идеале сесть в капсулу сразу по прибытии на станцию и могут — при достаточно обширной сети путей — следовать относительно прямым маршрутам к месту назначения без остановок. [7]
Малый вес небольших транспортных средств PRT позволяет использовать меньшие направляющие и опорные конструкции, чем в системах общественного транспорта, таких как легкорельсовый транспорт. [7] Меньшие конструкции означают меньшие затраты на строительство, меньшие сервитуты и менее визуально навязчивую инфраструктуру. [7]
На данный момент, общегородское развертывание с множеством линий и близко расположенными станциями, как предполагают сторонники, еще не построено. Прошлые проекты терпели неудачу из-за финансирования, перерасхода средств, нормативных конфликтов, политических проблем, неправильного применения технологий и недостатков в проектировании, проектировании или обзоре. [7]
Однако теория остается активной. Например, с 2002 по 2005 год проект EDICT, спонсируемый Европейским Союзом , провел исследование осуществимости PRT в четырех европейских городах. В исследовании приняли участие 12 исследовательских организаций, и был сделан вывод, что PRT: [8]
В отчете также сделан вывод о том, что, несмотря на эти преимущества, государственные органы не будут брать на себя обязательства по строительству PRT из-за рисков, связанных с первой государственной реализацией. [8] [9]
Аббревиатура PRT была официально введена в 1978 году Дж. Эдвардом Андерсоном . [10] Ассоциация передовых транспортных перевозок (ATRA), группа, выступающая за использование технологических решений проблем транзита, составила определение в 1988 году, которое можно увидеть здесь. [11]
В настоящее время действуют пять систем усовершенствованных транзитных сетей (ATN), а еще несколько находятся на стадии планирования. [12]
В следующем списке приведены несколько известных поставщиков автоматизированных транзитных сетей (ATN) по состоянию на 2014 год с последующими изменениями. [32]
Современные концепции PRT появились около 1953 года, когда Донн Фихтер, городской планировщик транспорта, начал исследования PRT и альтернативных методов транспортировки. В 1964 году Фихтер опубликовал книгу [36] , в которой предложил автоматизированную систему общественного транспорта для районов со средней и низкой плотностью населения. Одним из ключевых моментов, высказанных в книге, было убеждение Фихтера в том, что люди не будут отказываться от своих автомобилей в пользу общественного транспорта, если система не предложит гибкость и сквозное время транзита, которые были бы намного лучше, чем у существующих систем — гибкость и производительность, которые, по его мнению, могла обеспечить только система PRT. Несколько других городских и транзитных планировщиков также писали на эту тему, и последовали некоторые ранние эксперименты, но PRT оставалась относительно неизвестной.
Примерно в то же время Эдвард Хальтом изучал монорельсовые системы. Хальтом заметил, что время запуска и остановки обычного большого монорельсового поезда, такого как Wuppertal Schwebebahn , означало, что одна линия могла поддерживать только от 20 до 40 транспортных средств в час. Для того, чтобы обеспечить разумное движение пассажиров в такой системе, поезда должны были быть достаточно большими, чтобы перевозить сотни пассажиров (см. раздел «Проезд» для общего обсуждения). Это, в свою очередь, требовало больших направляющих, которые могли бы выдерживать вес этих больших транспортных средств, что приводило к увеличению капитальных затрат до такой степени, что он считал их непривлекательными. [37]
Халтом обратил свое внимание на разработку системы, которая могла бы работать с более короткими интервалами, тем самым позволяя отдельным вагонам быть меньше, сохраняя ту же общую пропускную способность маршрута. Меньшие вагоны означали бы меньший вес в любой заданной точке, что означало бы меньшие и менее дорогие направляющие. Чтобы устранить затор на станциях, система использовала «автономные» станции, которые позволяли основному транспорту объезжать остановившиеся транспортные средства. Он разработал систему Monocab , используя шестиместные вагоны, подвешенные на колесах к верхнему направляющему пути. Как и большинство подвесных систем, она страдала от проблемы сложных механизмов переключения. Поскольку вагон ехал по рельсу, переключение с одного пути на другой требовало перемещения рельса, что было медленным процессом, ограничивающим возможные интервалы движения. [37]
К концу 1950-х годов проблемы с разрастанием городов стали очевидны в Соединенных Штатах. Когда города улучшили дороги и сократилось время транзита, пригороды развивались на все большем расстоянии от городских центров, и люди переезжали из центральных районов. Отсутствие систем контроля за загрязнением , быстрый рост числа владельцев автомобилей и более длительные поездки на работу и с работы вызывали значительные проблемы с качеством воздуха. Кроме того, перемещение в пригороды привело к оттоку капитала из центральных районов, что стало одной из причин быстрого упадка городов в США.
Системы общественного транспорта были одним из способов борьбы с этими проблемами. Однако в этот период федеральное правительство подпитывало проблемы, финансируя развитие системы межштатных автомагистралей , в то время как финансирование общественного транспорта быстро сокращалось. Пассажиропоток общественного транспорта в большинстве городов резко упал. [38]
В 1962 году президент Джон Ф. Кеннеди поручил Конгрессу задачу решения этих проблем. Эти планы были реализованы в 1964 году, когда президент Линдон Б. Джонсон подписал Закон о городском массовом транспорте 1964 года , тем самым сформировав Администрацию городского массового транспорта . [39] UMTA была создана для финансирования развития общественного транспорта таким же образом, как более ранний Закон о федеральной помощи автомагистралям 1956 года помог создать межштатные автомагистрали. То есть, UMTA должна была помочь покрыть капитальные затраты на строительство новой инфраструктуры.
Однако планировщики, которые знали о концепции PRT, были обеспокоены тем, что создание большего количества систем на основе существующих технологий не решит проблему, как ранее отметил Фитчер. Сторонники предположили, что системы должны будут предлагать гибкость автомобиля:
Причина печального состояния общественного транспорта очень проста: транспортные системы просто не предлагают услуг, которые отвлекут людей от их автомобилей . Следовательно, их покровительство в значительной степени исходит от тех, кто не может водить, либо потому что они слишком молоды, либо слишком стары, либо потому что они слишком бедны, чтобы владеть и управлять автомобилем. Посмотрите на это с точки зрения пассажира, который живет в пригороде и пытается добраться до работы в центральном деловом районе (CBD). Если он собирается поехать на общественном транспорте, типичный сценарий может быть следующим: он должен сначала дойти до ближайшей автобусной остановки, скажем, пять или десять минут ходьбы, а затем ему, возможно, придется подождать еще десять минут, возможно, в ненастную погоду, пока прибудет автобус. Когда он прибудет, ему, возможно, придется стоять, если только ему не повезет найти место. Автобус попадет в уличную пробку и будет двигаться медленно, и он будет делать много остановок, совершенно не связанных с целью его поездки. Затем автобус может высадить его на конечной станции для пригородного поезда. Снова ему придется ждать, и, сев в поезд, снова пройти несколько остановок по пути в центральный деловой район, и, возможно, снова ему придется стоять в проходе. Он выйдет на станции, наиболее удобной для его назначения, и, возможно, снова пересядет на распределительную систему. Неудивительно, что в тех городах, где есть достаточно недорогих парковок, большинство тех, кто умеет водить, действительно ездят. [40]
В 1966 году Министерству жилищного строительства и городского развития США было поручено «реализовать проект по изучению... новых систем городского транспорта, которые будут перевозить людей и грузы... быстро, безопасно, не загрязняя воздух и таким образом, чтобы способствовать разумному городскому планированию». Итоговый отчет был опубликован в 1968 году [41] и предлагал разработку PRT, а также других систем, таких как dial-a-bus и высокоскоростные междугородние линии.
В конце 1960-х годов Aerospace Corporation , независимая некоммерческая корпорация, созданная Конгрессом США, потратила значительное время и деньги на PRT и выполнила большую часть раннего теоретического и системного анализа. Однако этой корпорации не разрешено продавать продукцию нефедеральным государственным клиентам. В 1969 году члены исследовательской группы опубликовали первое широко разрекламированное описание PRT в Scientific American . [42] В 1978 году группа также опубликовала книгу. [43] Эти публикации вызвали своего рода «транзитную гонку» в том же стиле, что и космическая гонка , когда страны по всему миру спешили присоединиться к тому, что, казалось, было будущим рынком огромных размеров.
Нефтяной кризис 1973 года привел к подорожанию автомобильного топлива, что, естественно, заинтересовало людей в альтернативных видах транспорта.
В 1967 году аэрокосмический гигант Matra начал проект Aramis в Париже . Потратив около 500 миллионов франков , проект был отменен, когда он провалил квалификационные испытания в ноябре 1987 года. Проектировщики пытались заставить Aramis работать как «виртуальный поезд», но проблемы с программным обеспечением управления привели к неприемлемым подпрыгиваниям вагонов. Проект в конечном итоге провалился. [44]
В период с 1970 по 1978 год в Японии реализовывался проект под названием «Система транспортных средств с компьютерным управлением» (CVS). В полномасштабном испытательном стенде 84 транспортных средства двигались со скоростью до 60 километров в час (37,3 миль в час) по направляющей длиной 4,8 км (3,0 мили); во время испытаний был достигнут интервал в одну секунду . Другая версия CVS эксплуатировалась в течение шести месяцев с 1975 по 1976 год. Эта система имела 12 однорежимных транспортных средств и четыре двухрежимных транспортных средства на пути длиной 1,6 км (1,0 мили) с пятью станциями. Эта версия перевезла более 800 000 пассажиров. CVS была отменена, когда Министерство земли, инфраструктуры и транспорта Японии объявило ее небезопасной в соответствии с существующими правилами безопасности на железных дорогах, особенно в отношении тормозных и интервальных расстояний.
23 марта 1973 года администратор Управления городского общественного транспорта США (UMTA) Фрэнк Херрингер дал показания перед Конгрессом: «Программа DOT, ведущая к разработке короткой, с интервалом в полсекунды или одну секунду, высокопроизводительной системы PRT (HCPRT), будет начата в 1974 финансовом году». [45] По словам сторонника PRT Дж. Эдварда Андерсона , это произошло «из-за интенсивного лоббирования интересов, опасающихся стать неактуальными, если настоящая программа PRT станет видимой». С этого времени люди, заинтересованные в HCPRT, не могли получить исследовательское финансирование UMTA. [46]
В 1975 году был завершен проект Morgantown Personal Rapid Transit . Он имеет пять автономных станций, которые обеспечивают безостановочные индивидуально запрограммированные поездки по 8,7-мильному (14,0 км) пути, обслуживаемому парком из 71 вагона. Это важнейшая характеристика PRT. Однако он не считается системой PRT, потому что его вагоны слишком тяжелые и перевозят слишком много людей. Когда он перевозит много людей, он работает в режиме «от точки к точке», а не работает как автоматизированный пассажирский транспортер с одного конца линии на другой. В периоды низкой загруженности все вагоны совершают полный круг, останавливаясь на каждой станции в обоих направлениях. Morgantown PRT все еще непрерывно работает в Университете Западной Вирджинии в Моргантауне, Западная Вирджиния , с примерно 15 000 пассажиров в день (по состоянию на 2003 год [обновлять]). Парообогреваемая трасса оказалась дорогостоящей, и система требует бюджета на эксплуатацию и техническое обслуживание в размере 5 миллионов долларов в год. [47] Хотя он успешно продемонстрировал автоматизированное управление и все еще работает, он не был продан другим сайтам. Отчет 2010 года пришел к выводу, что замена системы автобусами на дорогах обеспечит неудовлетворительное обслуживание и создаст заторы. [48] [49] Впоследствии, сорокалетние компьютерные и транспортные системы управления были заменены в 2010-х годах, и есть планы заменить транспортные средства.
С 1969 по 1980 год Mannesmann Demag и MBB сотрудничали для создания городской транспортной системы Cabinentaxi в Германии . Вместе фирмы создали совместное предприятие Cabintaxi. Они создали обширную технологию PRT, включая испытательный трек, который считался полностью разработанным немецким правительством и его органами безопасности. Система должна была быть установлена в Гамбурге , но сокращение бюджета остановило предложенный проект до начала строительства. Поскольку на горизонте не было других потенциальных проектов, совместное предприятие распалось, и полностью разработанная технология PRT так и не была установлена. Cabintaxi Corporation, американская компания, приобрела технологию в 1985 году и продолжает активно работать на рынке частного сектора, пытаясь продать систему, но до сих пор не было никаких установок.
В 1979 году была введена в эксплуатацию трехстанционная система скоростного транспорта для пациентов Duke University Medical Center . Уникальным было то, что вагоны могли двигаться вбок, а также вперед и назад, и ее описывали как «горизонтальный лифт». Система была закрыта в 2009 году, чтобы обеспечить расширение больницы.
В 1990-х годах Raytheon вложила значительные средства в систему PRT 2000, основанную на технологии, разработанной Дж. Эдвардом Андерсоном в Университете Миннесоты . Raytheon не удалось установить контрактную систему в Роузмонте, штат Иллинойс , недалеко от Чикаго , когда предполагаемые расходы возросли до 50 миллионов долларов США за милю, предположительно из-за изменений в конструкции, которые увеличили вес и стоимость системы по сравнению с первоначальным проектом Андерсона. В 2000 году права на технологию вернулись к Университету Миннесоты и впоследствии были куплены Taxi2000. [50] [51]
В 1999 году в районе Кралинген на востоке Роттердама была открыта разработанная 2getthere система ParkShuttle с использованием 12-местных беспилотных автобусов. В 2005 году система была расширена, и были введены новые транспортные средства второго поколения для обслуживания пяти станций на протяжении 1,8 км (1,1 мили) с пятиуровневыми переездами над обычными дорогами. Эксплуатация запланирована в пиковые периоды и по требованию в остальное время. [52] В 2002 году 2getthere эксплуатировала двадцать пять 4-местных «CyberCabs» на садоводческой выставке Floriade 2002 в Голландии . Они перевозили пассажиров по трассе, спиралью поднимающейся к вершине холма Биг-Споттерс. Трасса была приблизительно 600 метров (1969 футов) в длину (в одну сторону) и имела всего две станции. Шестимесячная эксплуатация была направлена на исследование общественного признания систем, подобных PRT.
В 2010 году была открыта система 2getthere на 10 транспортных средств (по четыре места в каждом), две станции, чтобы соединить парковку с главной зоной в Масдар-Сити , ОАЭ. Система работает в подземном пространстве под городом и должна была стать пилотным проектом для гораздо более крупной сети, которая также включала бы перевозку грузов. Расширение системы было отменено сразу после открытия пилотной схемы из-за стоимости строительства подземного пространства, и с тех пор предлагались другие электромобили. [20]
В январе 2003 года прототип системы ULTra («Городской легкий транспорт») в Кардиффе , Уэльс, был сертифицирован Железнодорожной инспекцией Великобритании для перевозки пассажиров на испытательном участке длиной 1 км (0,6 мили). В октябре 2005 года ULTra была выбрана BAA plc для лондонского аэропорта Хитроу . [53] С мая 2011 года для публики открыта трехстанционная система, перевозящая пассажиров с удаленной парковки в терминал 5. [24] Во время развертывания системы владельцы Хитроу стали владельцами проекта UltrPRT. В мае 2013 года Heathrow Airport Limited включила в свой проект пятилетнего (2014–2019) генерального плана схему использования системы PRT для соединения терминала 2 и терминала 3 с их соответствующими бизнес-парковками. Предложение не было включено в окончательный план из-за приоритета расходов, отданного другим капитальным проектам, и было отложено. [54] Если в Хитроу будет построена третья взлетно-посадочная полоса, это разрушит существующую систему, которая будет построена поверх нее и заменена другой PRT.
В июне 2006 года корейско-шведский консорциум Vectus Ltd начал строительство 400-метровой (1312 футов) испытательной трассы в Уппсале , Швеция. [55] Эта испытательная система была представлена на конференции PodCar City 2007 года в Уппсале. [56] Система на 40 транспортных средств, с 2 станциями и длиной 4,46 км (2,8 мили) под названием «SkyCube» была открыта в Сунчхоне , Южная Корея, в апреле 2014 года. [57]
В 2010-х годах Мексиканский Западный институт технологий и высшего образования начал исследования в рамках проекта LINT («Бережливая интеллектуальная сетевая транспортировка») и построил действующую модель в масштабе 1/12. [58] Она была доработана и стала системой Modutram [59] , а в Гвадалахаре был построен полномасштабный испытательный трек , который был введен в эксплуатацию к 2014 году. [60]
В 2018 году было объявлено, что система PRT будет установлена в новом международном аэропорту Чэнду Тяньфу . [5] Система будет включать 6 миль направляющей, 4 станции, 22 контейнера и соединит парковку аэропорта с двумя зданиями терминалов. Она поставляется компанией Ultra MTS. Аэропорт должен открыться в 2021 году. [61]
Среди небольшого числа прототипов систем (и большего числа тех, что существуют на бумаге) существует значительное разнообразие подходов к проектированию, некоторые из которых являются спорными.
Вес транспортного средства влияет на размер и стоимость направляющих системы, которые, в свою очередь, являются основной частью капитальных затрат системы. Более крупные транспортные средства дороже в производстве, требуют более крупных и дорогих направляющих и потребляют больше энергии для запуска и остановки. Если транспортные средства слишком большие, маршрутизация от точки к точке также становится более дорогой. Напротив, меньшие транспортные средства имеют большую площадь поверхности на пассажира (следовательно, имеют большее общее сопротивление воздуха, которое доминирует в энергетических затратах на поддержание движения транспортных средств на скорости), и более крупные двигатели, как правило, более эффективны, чем меньшие.
Число пассажиров, которые будут делить транспортное средство, является ключевым неизвестным. В США средний автомобиль перевозит 1,16 человек, [62] а в большинстве промышленно развитых стран обычно в среднем менее двух человек; отсутствие необходимости делить транспортное средство с незнакомцами является ключевым преимуществом частного транспорта . Основываясь на этих цифрах, некоторые предположили, что два пассажира на транспортное средство (например, в skyTran , EcoPRT и Glydways) или даже один пассажир на транспортное средство являются оптимальными. Другие проекты используют автомобиль в качестве модели и выбирают более крупные транспортные средства, что позволяет размещать семьи с маленькими детьми, пассажиров с велосипедами, пассажиров с ограниченными возможностями в инвалидных колясках или один или два поддона с грузом.
Все текущие конструкции (за исключением Shweeb , работающего от человека ) работают на электричестве . Для снижения веса транспортного средства электроэнергия обычно передается по линейным проводникам, хотя две из операционных систем используют бортовые батареи. По словам разработчика Skyweb/Taxi2000, Дж. Эдварда Андерсона , самая легкая система использует линейный асинхронный двигатель (LIM) на транспортном средстве как для движения, так и для торможения, что также делает маневры постоянными независимо от погоды, особенно дождя или снега. LIM используются в небольшом количестве приложений скоростного транспорта, но большинство конструкций используют роторные двигатели . Большинство таких систем сохраняют небольшую бортовую батарею, чтобы достичь следующей остановки после сбоя питания. CabinTaxi использует LIM и смог продемонстрировать 0,5-секундный интервал на своем испытательном треке. Прототипная система Vectus использовала LIM, установленные на непрерывном пути, с реактивной пластиной на транспортном средстве, что исключает активную двигательную систему (и требуемую мощность) на транспортном средстве.
ULTra и 2getthere используют бортовые батареи, подзаряжаемые на станциях. Это повышает безопасность и снижает сложность, стоимость и обслуживание направляющей. В результате направляющая ULTRa напоминает тротуар с бордюрами и недорога в строительстве. Транспортные средства ULTRa и 2getthere напоминают небольшие автоматизированные электромобили и используют схожие компоненты. (Шасси и кабина ULTRa POD были использованы в качестве основы для совместного автономного транспортного средства для работы в смешанном транспортном потоке. [63] )
Почти все проекты избегают переключения путей , вместо этого выступая за установленные на транспортном средстве стрелки (которые взаимодействуют со специальными направляющими на перекрестках) или традиционное рулевое управление. Сторонники говорят, что переключение транспортных средств позволяет быстрее прокладывать маршрут, так что транспортные средства могут двигаться ближе друг к другу, что увеличивает пропускную способность. Это также упрощает направляющую, делает перекрестки менее заметными и снижает влияние неисправностей, поскольку неисправный переключатель на одном транспортном средстве с меньшей вероятностью повлияет на другие транспортные средства.
Переключение путей значительно увеличивает расстояние между ними. Транспортное средство должно ждать, пока предыдущее транспортное средство не освободит перекресток, пока не переключится путь и пока не будет проверена стрелка. Связь между транспортным средством и дорожными контроллерами добавляет как задержки, так и больше точек отказа. Если переключение путей неисправно, транспортные средства должны иметь возможность остановиться до достижения стрелки, и все транспортные средства, приближающиеся к неисправному перекрестку, будут затронуты.
Механическое переключение транспортных средств минимизирует расстояние между транспортными средствами или расстояние между ними, но также увеличивает минимальные расстояния между последовательными перекрестками. Механически переключающееся транспортное средство, маневрирующее между двумя соседними перекрестками с разными настройками переключателей, не может перейти с одного перекрестка на другой. Транспортное средство должно принять новое положение переключателя, а затем дождаться проверки механизма блокировки переключателя в транспортном средстве. Если переключение транспортного средства неисправно, это транспортное средство должно иметь возможность остановиться до достижения следующего переключателя, и все транспортные средства, приближающиеся к неисправному транспортному средству, будут затронуты.
Традиционное рулевое управление допускает более простую «траекторию», состоящую только из дорожного покрытия с некоторой формой отсчета для датчиков рулевого управления транспортного средства. Переключение будет осуществляться транспортным средством, следующим по соответствующей линии отсчета – поддержание заданного расстояния от левого края дороги приведет к тому, что транспортное средство, например, отклонится влево на перекрестке.
Было предложено или реализовано несколько типов направляющих, включая балки, похожие на монорельсы, фермы, похожие на мосты , поддерживающие внутренние пути, и кабели, встроенные в проезжую часть. Большинство проектов размещают транспортное средство наверху пути, что уменьшает визуальное вмешательство и стоимость, а также упрощает установку на уровне земли. Надземный путь обязательно выше, но также может быть уже. Большинство проектов используют направляющую для распределения электроэнергии и передачи данных, в том числе к транспортным средствам. PRT в Моргантауне не достигла своих целевых показателей по стоимости из-за парового обогреваемого пути, необходимого для поддержания большого направляющего канала без частого снега и льда. На обогрев тратится в четыре раза больше энергии, чем на приведение в движение транспортных средств. [64] Большинство предложений планируют противостоять снегу и льду способами, которые должны быть менее затратными. В системе Хитроу есть специальное противообледенительное транспортное средство. Система Масдара была ограничена, поскольку исключительное право проезда для PRT было получено за счет движения транспортных средств в подземном помещении на уровне земли при строительстве приподнятого «уровня улицы» между всеми зданиями. Это привело к нереально дорогим зданиям и дорогам. [20]
Предложения обычно предполагают, что станции будут располагаться близко друг к другу и на боковых путях, чтобы сквозной трафик мог объезжать транспортные средства, подбирающие или высаживающие пассажиров. Каждая станция может иметь несколько причалов, и, возможно, треть транспортных средств в системе будет храниться на станциях в ожидании пассажиров. Предполагается, что станции будут минималистичными, без удобств, таких как туалеты. Для станций, расположенных на возвышении, может потребоваться лифт для обеспечения доступности.
По крайней мере одна система, Metrino, обеспечивает доступ инвалидных колясок и грузовых автомобилей с помощью зубчатой дорожки на пути, так что само транспортное средство может перейти с остановки на уровне улицы на надземный путь.
Некоторые проекты включали существенные дополнительные расходы на путь, необходимый для замедления и ускорения на станциях. По крайней мере в одной системе, Aramis, это почти удвоило ширину и стоимость требуемой полосы отвода и привело к отказу от концепции беспересадочной доставки пассажиров. В других проектах есть схемы для снижения этой стоимости, например, вертикальное слияние для уменьшения площади.
Расстояние между транспортными средствами на направляющей влияет на максимальную пассажировместимость пути, поэтому проектировщики предпочитают меньшие расстояния между ними . Компьютеризированное управление и активное электронное торможение (двигателей) теоретически допускают гораздо более близкие расстояния, чем двухсекундные интервалы, рекомендуемые для автомобилей на скорости. В этих схемах несколько транспортных средств работают в «карандашах» и могут тормозиться одновременно. Существуют прототипы для автоматического управления частными автомобилями, основанные на схожих принципах.
Очень короткие интервалы являются спорными. Железнодорожная инспекция Великобритании оценила конструкцию ULTra и готова принять интервалы в одну секунду, ожидая успешного завершения начальных эксплуатационных испытаний при интервале более 2 секунд. [65] В других юрисдикциях к системам PRT применяются уже существующие железнодорожные правила (см. CVS выше); они обычно рассчитывают интервалы для абсолютных тормозных путей со стоящими пассажирами. Это серьезно ограничивает пропускную способность и делает системы PRT невозможными. Другой стандарт гласил, что замыкающие транспортные средства должны останавливаться, если транспортное средство впереди останавливается мгновенно (или как «кирпичная стена»). В 2018 году комитет Американского общества инженеров-механиков рассмотрел возможность замены стандарта «кирпичная стена» на требование к транспортным средствам поддерживать безопасную «зону разделения» на основе минимального тормозного пути ведущего транспортного средства и максимальной остановки замыкающего транспортного средства. [66] Эти изменения были внесены в стандарт в 2021 году.
PRT обычно предлагается как альтернатива железнодорожным системам, поэтому сравнения обычно проводятся с железной дорогой. Транспортные средства PRT вмещают меньше пассажиров, чем поезда и автобусы, и должны компенсировать это за счет объединения более высоких средних скоростей, разнообразных маршрутов и более коротких интервалов. Сторонники утверждают, что эквивалентная или более высокая общая пропускная способность может быть достигнута этими способами.
При интервале движения в две секунды и четырехместных транспортных средствах одна линия PRT может достичь теоретической максимальной пропускной способности 7200 пассажиров в час. Однако большинство оценок предполагают, что транспортные средства, как правило, не будут заполнены до отказа из-за характера PRT «от пункта до пункта». При более типичной средней заполняемости транспортного средства в 1,5 человека на транспортное средство максимальная пропускная способность составляет 2700 пассажиров в час. Некоторые исследователи предположили, что пропускная способность в час пик может быть улучшена, если операционная политика будет поддерживать совместное использование поездок. [67]
Пропускная способность обратно пропорциональна интервалу. Таким образом, переход от интервала в две секунды к интервалу в одну секунду удвоит пропускную способность PRT. Интервал в полсекунды увеличит пропускную способность в четыре раза. Теоретический минимальный интервал PRT будет основан на механическом времени включения тормозов, а он намного меньше половины секунды. Исследователи предполагают, что конструкции PRT с высокой пропускной способностью (HCPRT) могут безопасно работать при интервале в полсекунды, что уже было достигнуто на практике на испытательном треке Cabintaxi в конце 1970-х годов. [68] Используя приведенные выше цифры, пропускная способность более 10 000 пассажиров в час кажется достижимой.
При моделировании часов пик или событий с интенсивным движением около трети транспортных средств на направляющей должны ехать пустыми, чтобы пополнить станции транспортными средствами, чтобы минимизировать время реагирования. Это аналогично поездам и автобусам, едущим почти пустыми в обратном направлении, чтобы забрать больше пассажиров в час пик.
Системы легкорельсового транспорта с разделением по уровням могут перевозить 15 000 пассажиров в час по фиксированному маршруту, но обычно это полностью раздельные системы. Системы уличного уровня обычно перевозят до 7 500 пассажиров в час. Метро с тяжелым рельсом может перевозить 50 000 пассажиров в час в каждом направлении. Как и в случае с PRT, эти оценки зависят от наличия достаточного количества поездов.
Ни легкие, ни тяжелые железнодорожные весы не работали эффективно в непиковый период, когда использование мощностей низкое, но график должен соблюдаться. В системе PRT, когда спрос низкий, излишки транспортных средств будут настроены на остановку на пустых станциях в стратегически расположенных точках по всей сети. Это позволяет быстро отправлять пустое транспортное средство туда, где оно требуется, с минимальным временем ожидания для пассажира. Системам PRT придется повторно запускать пустые транспортные средства, если на маршруте возникнет дисбаланс спроса, как это часто бывает в пиковые периоды.
Приведенное выше обсуждение сравнивает пропускную способность линии или коридора и, следовательно, может не иметь значения для сетевой системы PRT, где несколько параллельных линий (или параллельных компонентов сетки) несут трафик. Кроме того, Мюллер подсчитал [69] , что, хотя PRT может потребоваться более одного направляющего пути для соответствия пропускной способности обычной системы, капитальные затраты на несколько направляющих путей все равно могут быть меньше, чем на традиционную систему с одним направляющим путем. Таким образом, сравнение пропускной способности линии должно также учитывать стоимость за линию.
Системы PRT должны требовать гораздо меньшего горизонтального пространства, чем существующие системы метро, при этом ширина отдельных вагонов обычно составляет около 50% ширины для конфигураций сидений бок о бок и менее 33% ширины для конфигураций в один ряд. Это важный фактор в густонаселенных районах с интенсивным движением.
При заданной пиковой скорости прямые поездки примерно в три раза быстрее поездок с промежуточными остановками. Это связано не только со временем на старт и остановку. Рейсовые транспортные средства также замедляются из-за посадок и выходов для нескольких пунктов назначения.
Таким образом, данное место PRT перевозит примерно в три раза больше пассажиро-миль в день, чем место, выполняющее запланированные остановки. Поэтому PRT также должен сократить количество необходимых мест в три раза для данного количества пассажиро-миль.
В то время как несколько конструкций PRT имеют рабочую скорость 100 км/ч (62 мили/ч), а одна достигает 241 км/ч (150 миль/ч), [70] большинство находятся в районе 40–70 км/ч (25–43 миль/ч). Железнодорожные системы, как правило, имеют более высокие максимальные скорости, как правило, 90–130 км/ч (56–81 миль/ч) и иногда значительно превышают 160 км/ч (99 миль/ч), но средняя скорость движения снижается примерно в три раза из-за запланированных остановок и пересадок пассажиров.
Если проекты PRT обеспечивают заявленное преимущество, будучи существенно быстрее автомобилей в районах с интенсивным движением, моделирование показывает, что PRT может привлечь гораздо больше водителей автомобилей, чем другие системы общественного транспорта. Стандартное моделирование общественного транспорта точно предсказывает, что 2% поездок (включая автомобили) будут переключены на поезда. Аналогичные методы предсказывают, что от 11% до 57% поездок будут переключены на PRT, в зависимости от его стоимости и задержек. [8] [71] [72]
Типичный алгоритм управления помещает транспортные средства в воображаемые движущиеся «слоты», которые идут по петлям пути. Реальным транспортным средствам слот выделяется контроллерами на пути. Пробки на дорогах предотвращаются путем размещения транспортных средств с севера на юг в четных слотах, а транспортных средств с востока на запад в нечетных слотах. На перекрестках движение в этих системах может пересекаться без замедления.
Бортовые компьютеры сохраняют свое положение, используя отрицательную обратную связь , чтобы оставаться около центра запрограммированного слота. Ранние транспортные средства PRT измеряли свое положение, суммируя расстояние с помощью одометров , с периодическими контрольными точками для компенсации кумулятивных ошибок. [43] GPS следующего поколения и радиолокация также могли определять положение.
Другая система, «управление с отслеживанием указателя», назначает траекторию и скорость транспортному средству после проверки того, что траектория не нарушает запасы безопасности других транспортных средств. Это позволяет регулировать скорость системы и запасы безопасности в соответствии с проектными или эксплуатационными условиями и может потреблять немного меньше энергии. [73] Создатель системы ULTra PRT сообщает, что тестирование ее системы управления показывает боковую (из стороны в сторону) точность 1 см и точность стыковки лучше 2 см.
Компьютерное управление исключает ошибки водителей-людей, поэтому проекты PRT в контролируемой среде должны быть намного безопаснее, чем частное вождение на дорогах. Большинство проектов заключают ходовую часть в направляющую, чтобы предотвратить сход с рельсов. Разделенные по уровню направляющие предотвратят конфликты с пешеходами или транспортными средствами с ручным управлением. Другие инженерные подходы к обеспечению безопасности общественного транспорта, такие как избыточность и самодиагностика критических систем, также включены в проекты.
Система Morgantown, более правильно описанная как Group Rapid Transit (GRT) типа Automated Guideway Transit system (AGT), преодолела 110 миллионов пассажиро-миль без серьезных травм. По данным Министерства транспорта США, системы AGT как группа имеют более высокий уровень травматизма, чем любая другая форма рельсового транспорта (метро, легкорельсовый транспорт или пригородная железная дорога), хотя все еще намного лучше, чем обычные автобусы или автомобили . Более поздние исследования британской компании ULTra PRT показали, что системы AGT имеют более высокий уровень безопасности, чем более традиционные, неавтоматизированные режимы. [ необходима цитата ]
Как и во многих современных транспортных системах, проблемы личной безопасности пассажиров, вероятно, будут решаться с помощью видеонаблюдения [74] и связи с центральным командным центром, из которого может быть отправлена инженерная или другая помощь.
Преимущества энергоэффективности , заявленные сторонниками PRT, включают две основные эксплуатационные характеристики PRT: повышенный средний коэффициент нагрузки и устранение промежуточных запусков и остановок. [75]
Средний коэффициент загрузки в транзитных системах — это отношение общего числа пассажиров к общей теоретической вместимости. Транспортное средство, работающее на полную мощность, имеет коэффициент загрузки 100%, а пустое транспортное средство — 0%. Если транспортное средство проводит половину времени в режиме 100% и половину времени в режиме 0%, средний коэффициент загрузки составляет 50%. Более высокий средний коэффициент загрузки соответствует меньшему потреблению энергии на одного пассажира, поэтому проектировщики пытаются максимизировать этот показатель.
Регулярный общественный транспорт (т. е. автобусы или поезда) выбирает между частотой обслуживания и коэффициентом загрузки. Автобусы и поезда должны ходить по заранее определенному расписанию, даже в непиковые часы, когда спрос низкий, а транспортные средства почти пустые. Поэтому, чтобы увеличить коэффициент загрузки, планировщики транспорта пытаются предсказать время низкого спроса и запускать сокращенные графики или меньшие транспортные средства в это время. Это увеличивает время ожидания пассажиров. Во многих городах поезда и автобусы вообще не ходят ночью или по выходным.
Транспортные средства PRT, напротив, будут двигаться только в ответ на спрос, что устанавливает теоретический нижний предел их среднего коэффициента загрузки. Это позволяет осуществлять круглосуточное обслуживание без многих расходов на запланированный общественный транспорт. [76]
ULTra PRT оценивает, что ее система будет потреблять 839 БТЕ на пассажиро-милю (0,55 МДж на пассажиро-км). [77] [78] Для сравнения, автомобили потребляют 3496 БТЕ, а личные грузовики потребляют 4329 БТЕ на пассажиро-милю. [79]
Благодаря эффективности PRT некоторые сторонники утверждают, что солнечная энергия становится жизнеспособным источником энергии. [80] Возвышенные конструкции PRT предоставляют готовую платформу для солнечных коллекторов, поэтому некоторые предлагаемые проекты включают солнечную энергию в качестве характеристики своих сетей.
Для автобусного и железнодорожного транспорта энергия на пассажиро-милю зависит от количества пассажиров и частоты обслуживания. Поэтому энергия на пассажиро-милю может значительно варьироваться от пикового до непикового времени. В США автобусы потребляют в среднем 4318 БТЕ/пассажиро-милю, транзитные железнодорожные перевозки — 2750 БТЕ/пассажиро-милю, а пригородные железнодорожные перевозки — 2569 БТЕ/пассажиро-милю. [79]
Противники схем PRT выразили ряд опасений:
Вукан Р. Вучик , профессор транспортной инженерии в Университете Пенсильвании и сторонник традиционных форм транзита, заявил, что, по его мнению, сочетание небольших транспортных средств и дорогих направляющих делает их крайне непрактичными как в городах (недостаточная пропускная способность), так и в пригородах (слишком дорогие направляющие). По словам Вучика: «...концепция PRT объединяет два взаимно несовместимых элемента этих двух систем: очень маленькие транспортные средства со сложными направляющими и станциями. Таким образом, в центральных городах, где большие объемы поездок могли бы оправдать инвестиции в направляющие, транспортные средства были бы слишком малы, чтобы удовлетворить спрос. В пригородах, где небольшие транспортные средства были бы идеальными, обширная инфраструктура была бы экономически нецелесообразна и экологически неприемлема». [81]
Сторонники PRT утверждают, что выводы Вучича основаны на ошибочных предположениях. Сторонник PRT Дж. Э. Андерсон написал в опровержении Вучича: «Я изучил и обсудил с коллегами и противниками каждое возражение против PRT, включая те, что были представлены в работах профессора Вучича, и не нашел ни одного по существу. Среди тех, кто готов быть проинформирован подробно и получить ответы на все свои вопросы и опасения, я нахожу большой энтузиазм в отношении того, чтобы увидеть систему построенной». [81]
Производители ULTra признают, что текущие формы их системы не обеспечат достаточной пропускной способности в густонаселенных районах, таких как центральный Лондон , и что инвестиционные затраты на пути и станции сопоставимы со строительством новых дорог, что делает текущую версию ULTra более подходящей для пригородов и других мест с умеренной пропускной способностью или в качестве дополнительной системы в крупных городах. [ необходима ссылка ]
Возможные проблемы регулирования включают безопасность в чрезвычайных ситуациях, интервалы движения и доступность для инвалидов. Многие юрисдикции регулируют системы PRT так, как если бы они были поездами. По крайней мере один успешный прототип, CVS, не смог развернуться, потому что не смог получить разрешения от регулирующих органов. [82]
Несколько систем PRT были предложены для Калифорнии , [83] [84] но Комиссия по коммунальным услугам Калифорнии (CPUC) заявляет, что ее железнодорожные правила применяются к PRT, а они требуют интервалов, соответствующих размерам железной дороги. [85] Степень, в которой CPUC будет требовать от PRT соблюдения стандартов безопасности «легкого рельса» и «рельсовых фиксированных направляющих», не ясна, поскольку она может предоставлять определенные исключения и пересматривать правила. [86]
Другие формы автоматизированного транзита были одобрены для использования в Калифорнии, в частности система Airtrain в SFO . CPUC решила не требовать соблюдения Общего приказа 143-B (для легкорельсового транспорта), поскольку Airtrain не имеет бортовых операторов. Они потребовали соблюдения Общего приказа 164-D, который предписывает план безопасности и защиты, а также периодические визиты на место комитетом по надзору. [87]
Если соображения безопасности или доступа требуют добавления дорожек, лестниц, платформ или других аварийных/инвалидных доступов или выходов из направляющих PRT, размер направляющей может быть увеличен. Это может повлиять на осуществимость системы PRT, хотя степень воздействия будет зависеть как от конструкции PRT, так и от муниципалитета.
Уэйн Д. Коттрелл из Университета Юты провел критический обзор академической литературы PRT с 1960-х годов. Он пришел к выводу, что есть несколько вопросов, которые выиграют от дополнительных исследований, включая городскую интеграцию, риски инвестиций PRT, плохую рекламу, технические проблемы и конкурирующие интересы со стороны других видов транспорта. Он предполагает, что эти вопросы, «хотя и не неразрешимые, являются грозными», и что литературу можно улучшить путем лучшего самоанализа и критики PRT. Он также предполагает, что для продолжения таких исследований необходимо большее государственное финансирование, особенно в Соединенных Штатах. [88]
Несколько сторонников нового урбанизма — движения за городской дизайн, выступающего за пешеходные города , — высказали свое мнение по поводу PRT.
Питер Кэлторп и сэр Питер Холл поддержали [89] [90] эту концепцию, но Джеймс Говард Канстлер не согласен. [91]
По мере развития технологии самоуправления для автономных автомобилей и шаттлов [92] технология направляющих PRT на первый взгляд кажется устаревшей. Автоматизированная работа может стать осуществимой и на существующих дорогах. С другой стороны, системы PRT также могут использовать технологию самоуправления, и остаются значительные преимущества от работы на раздельной сети маршрутов.
Heathrow Pod начал работу в 2011 году и будет перевозить около 500 000 пассажиров в год из парковки бизнес-класса Терминала 5 в главный терминал.