Персональный скоростной транспорт: автоматизированные системы для индивидуальных поездок.

Персональный скоростной транспорт (PRT): автоматизированные транспортные капсулы для небольших групп. Сеть маршрутов, высокая пропускная способность.

27 мин чтения

100%

Источник: Personal rapid transit — Wikipedia

Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.

Содержание

Введение

Вид общественного транспорта

Персональный быстрый транзит (PRT), также известный как подкары или управляемые/рельсовые такси, – это вид общественного транспорта, использующий небольшие автоматизированные транспортные средства малой вместимости, работающие по сети специально построенных направляющих. PRT является типом автоматизированного транспортного средства по выделенным путям (AGT), классом систем, который также включает в себя более крупные транспортные средства, вплоть до небольших систем метро. С точки зрения маршрутизации, он склоняется к системам персонального общественного транспорта. Транспортные средства PRT рассчитаны на индивидуальные поездки или перевозку небольших групп, обычно перевозя не более трех-шести пассажиров. Направляющие организованы в сетевую топологию, со всеми станциями, расположенными на боковых путях, и с частыми точками слияния/разветвления. Это обеспечивает беспересадочное, от точки к точке передвижение, минуя все промежуточные станции. Сервис от точки к точке сравнивают с такси или горизонтальным лифтом. Было предложено множество систем PRT, но большинство из них так и не были реализованы. В настоящее время в эксплуатации находится лишь несколько систем PRT: Morgantown Personal Rapid Transit (старейшая и наиболее разветвленная), в Моргантауне, штат Западная Вирджиния, работает непрерывно с 1975 года. С 2010 года в городе Масдар, ОАЭ, действует система 2getthere, состоящая из 10 транспортных средств, а с 2011 года в лондонском аэропорту Хитроу работает система Ultra PRT, состоящая из 21 транспортного средства. Система Vectus, состоящая из 40 транспортных средств с линейными станциями, официально открылась в Сунчхоне, Южная Корея, в апреле 2014 года. Система PRT, соединяющая терминалы и парковку, была построена в новом международном аэропорту Чэнду Тяньфу, который открылся в 2021 году.

Происхождение

Современные концепции PRT возникли примерно в 1953 году, когда Донн Фихтер, городской транспортный планировщик, начал исследования PRT и альтернативных видов транспорта. В 1964 году Фихтер опубликовал книгу, в которой предложил автоматизированную систему общественного транспорта для районов со средней и низкой плотностью населения. Ключевым тезисом книги стала уверенность Фихтера в том, что люди не откажутся от личных автомобилей в пользу общественного транспорта, если система не предложит большую гибкость и сокращенное время в пути по сравнению с существующими – гибкость и эффективность, которые, по его мнению, могла обеспечить только система PRT. Несколько других специалистов по городскому планированию и транспорту также писали на эту тему, и последовали первые эксперименты, но PRT оставался относительно малоизвестным. Примерно в то же время Эдвард Холтом изучал системы монорельсовых дорог. Холтом заметил, что время разгона и торможения обычного большого монорельсового поезда, например, Wuppertal Schwebebahn, ограничивало пропускную способность линии до 20-40 вагонов в час. Для обеспечения приемлемого пассажиропотока такие поезда должны были вмещать сотни пассажиров (см. интервал движения для общего обсуждения). Это, в свою очередь, требовало массивных путепроводов, способных выдерживать вес этих больших транспортных средств, что приводило к росту капитальных затрат и делало их непривлекательными. Холтом переключил свое внимание на разработку системы, способной работать с меньшими интервалами, что позволило бы использовать более компактные вагоны, сохраняя при этом общую пропускную способность маршрута. Меньшие вагоны означали бы меньший вес и, следовательно, более легкие и дешевые путепроводы. Для устранения заторов на станциях система использовала "выносные" станции, позволяющие основному потоку транспорта обходить стоящие вагоны. Он разработал систему Monocab, состоящую из шести пассажирских вагонов, подвешенных на колесах к надземному путепроводу. Как и большинство подвесных систем, она страдала от сложности организации переключения путей. Поскольку вагон двигался по рельсам, для перехода с одного пути на другой требовалось перемещать сами рельсы – медленный процесс, ограничивающий возможные интервалы движения. В 1962 году президент Джон Ф. Кеннеди поручил Конгрессу решить эти проблемы. Эти планы реализовались в 1964 году, когда президент Линдон Джонсон подписал Закон о городском массовом транспорте 1964 года, учредив тем самым Администрацию городского массового транспорта (UMTA). UMTA была создана для финансирования развития массового транспорта по аналогии с тем, как более ранний Федеральный закон о помощи в строительстве шоссе 1956 года способствовал созданию межштатных автомагистралей. То есть UMTA должна была частично покрывать капитальные затраты на строительство новой инфраструктуры.

Modern PRT concepts began around 1953 when Donn Fichter, a city transportation planner, began research on PRT and alternative transportation methods. In 1964, Fichter published a book which proposed an automated public transit system for areas of medium to low population density. One of the key points made in the book was Fichter's belief that people would not leave their cars in favor of public transit unless the system offered flexibility and end to end transit times that were much better than existing systems – flexibility and performance he felt only a PRT system could provide. Several other urban and transit planners also wrote on the topic and some early experimentation followed, but PRT remained relatively unknown. Around the same time, Edward Haltom was studying monorail systems. Haltom noticed that the time to start and stop a conventional large monorail train, like those of the Wuppertal Schwebebahn, meant that a single line could only support between 20 and 40 vehicles an hour. In order to get reasonable passenger movements on such a system, the trains had to be large enough to carry hundreds of passengers (see headway for a general discussion). This, in turn, demanded large guideways that could support the weight of these large vehicles, driving up capital costs to the point where he considered them unattractive. Haltom turned his attention to developing a system that could operate with shorter timings, thereby allowing the individual cars to be smaller while preserving the same overall route capacity. Smaller cars would mean less weight at any given point, which meant smaller and less expensive guideways. To eliminate the backup at stations, the system used "offline" stations that allowed the mainline traffic to bypass the stopped vehicles. He designed the Monocab system using six passenger cars suspended on wheels from an overhead guideway. Like most suspended systems, it suffered from the problem of difficult switching arrangements. Since the car rode on a rail, switching from one path to another required the rail to be moved, a slow process that limited the possible headways. In 1962, President John F. Kennedy charged Congress with the task of addressing these problems. These plans came to fruition in 1964, when President Lyndon B. Johnson signed the Urban Mass Transportation Act of 1964 into law, thereby forming the Urban Mass Transportation Administration. UMTA was set up to fund mass transit developments in the same fashion that the earlier Federal Aid Highway Act of 1956 had helped create the Interstate Highways. That is, UMTA would help cover the capital costs of building out new infrastructure.

Начало исследований PRT

Однако планировщики, знакомые с концепцией PRT, опасались, что создание новых систем на базе существующих технологий не решит проблему, как ранее отмечал Фитчер. Сторонники предлагали, чтобы системы обеспечивали гибкость, сопоставимую с личным автомобилем: причина плачевного состояния общественного транспорта очень проста – транспортные системы не предлагают услуг, способных привлечь людей от использования автомобилей. Соответственно, основными пользователями общественного транспорта являются те, кто не может водить автомобиль, либо из-за возраста, либо из-за недостатка средств на его приобретение и эксплуатацию. Рассмотрим ситуацию с точки зрения жителя пригорода, стремящегося добраться до центрального делового района (CBD). Если он выбирает общественный транспорт, типичный сценарий может быть следующим: ему сначала нужно пройти пешком до ближайшей автобусной остановки, скажем, пять-десять минут, а затем, возможно, в неблагоприятную погоду, подождать еще десять минут, пока придет автобус. Приехав, ему, возможно, придется стоять, если только ему повезет найти свободное место. Автобус будет стоять в пробках и двигаться медленно, делая множество остановок, не связанных с его конечной целью. Затем автобус может высадить его на пересадочный узел, откуда он сможет пересесть на пригородную электричку. Снова ожидание, а после посадки в поезд – новые остановки по пути в CBD, и, возможно, снова придется стоять в проходе. Он выйдет на станции, ближайшей к месту назначения, и, возможно, ему потребуется еще одна пересадка на распределительную систему. Неудивительно, что в городах с достаточным количеством недорогой парковки большинство водителей предпочитают личный автомобиль. В 1966 году Министерство жилищного строительства и городского развития США получило задание "начать проект по изучению новых систем городского транспорта, которые будут быстро, безопасно, без загрязнения воздуха и способствовать разумному градостроительству". Результатом стала публикация отчета в 1968 году, в котором предлагалось разработать PRT, а также другие системы, такие как "автобус по вызову" и высокоскоростные междугородные линии. В конце 1960-х годов Aerospace Corporation, независимая некоммерческая корпорация, созданная Конгрессом США, потратила значительные средства и время на изучение PRT, выполнив большую часть раннего теоретического и системного анализа. Однако этой корпорации запрещено продавать продукцию не федеральным государственным заказчикам. В 1969 году члены исследовательской группы опубликовали первое широко известное описание PRT в журнале Scientific American. В 1978 году команда также издала книгу. Эти публикации вызвали своего рода "транспортную гонку", подобную космической гонке, в которой страны всего мира стремились присоединиться к перспективному рынку огромных масштабов. Нефтяной кризис 1973 года привел к росту цен на топливо, что закономерно вызвало интерес к альтернативным видам транспорта.

However, planners who were aware of the PRT concept were worried that building more systems based on existing technologies would not help the problem, as Fitcher had earlier noted. Proponents suggested that systems would have to offer the flexibility of a car:

The reason for the sad state of public transit is a very basic one – the transit systems just do not offer a service which will attract people away from their automobiles. Consequently, their patronage comes very largely from those who cannot drive, either because they are too young, too old, or because they are too poor to own and operate an automobile. Look at it from the standpoint of a commuter who lives in a suburb and is trying to get to work in the central business district (CBD). If he is going to go by transit, a typical scenario might be the following: he must first walk to the closest bus stop, let us say a five or ten minute walk, and then he may have to wait up to another ten minutes, possibly in inclement weather, for the bus to arrive. When it arrives, he may have to stand unless he is lucky enough to find a seat. The bus will be caught up in street congestion and move slowly, and it will make many stops completely unrelated to his trip objective. The bus may then let him off at a terminal to a suburban train. Again he must wait, and, after boarding the train, again experience a number of stops on the way to the CBD, and possibly again he may have to stand in the aisle. He will get off at the station most convenient to his destination and possibly have to transfer again onto a distribution system. It is no wonder that in those cities where ample inexpensive parking is available, most of those who can drive do drive. In 1966, the United States Department of Housing and Urban Development was asked to "undertake a project to study new systems of urban transportation that will carry people and goods speedily, safely, without polluting the air, and in a manner that will contribute to sound city planning." The resulting report was published in 1968 and proposed the development of PRT, as well as other systems such as dial a bus and high speed interurban links. In the late 1960s, the Aerospace Corporation, an independent non profit corporation set up by the US Congress, spent substantial time and money on PRT, and performed much of the early theoretical and systems analysis. However, this corporation is not allowed to sell to non federal government customers. In 1969, members of the study team published the first widely publicized description of PRT in Scientific American. In 1978 the team also published a book. These publications sparked off a sort of "transit race" in the same sort of fashion as the space race, with countries around the world rushing to join what appeared to be a future market of immense size. The oil crisis of 1973 made vehicle fuels more expensive, which naturally interested people in alternative transportation.

Развитие системы

В 1967 году аэрокосмический гигант Matra начал проект Aramis в Париже. После того, как в проект было потрачено около 500 миллионов франков, он был отменен, когда в ноябре 1987 года не прошел квалификационные испытания. Разработчики пытались сделать Aramis похожим на "виртуальный поезд", но проблемы с программным обеспечением управления приводили к неприемлемым столкновениям вагонов. В конечном итоге проект провалился. В период с 1970 по 1978 год в Японии был реализован проект под названием "Компьютерная система управления транспортными средствами" (CVS). На полномасштабном испытательном полигоне 84 транспортных средства работали со скоростью до 100 км/ч по эстакаде; в ходе испытаний достигались интервалы в одну секунду. Другая версия CVS находилась в коммерческой эксплуатации в течение шести месяцев с 1975 по 1976 год. Эта система включала 12 однорежимных и четыре двухрежимных транспортных средства на трассе с пятью станциями. Эта версия перевезла более 800 000 пассажиров. Проект CVS был закрыт, когда Министерство земли, инфраструктуры и транспорта Японии признало его небезопасным в соответствии с действующими правилами безопасности на железной дороге, в частности, в отношении торможения и интервалов между транспортными средствами. 23 марта 1973 года администратор Управления городского массового транспорта США (UMTA) Фрэнк Херрингер дал показания перед Конгрессом: "Программа Министерства транспорта, направленная на разработку короткой, с интервалом в полсекунды – одну секунду, высокопроизводительной системы PRT (HCPRT), будет начата в 1974 финансовом году". Однако эта программа HCPRT была перенаправлена на скромную технологическую программу. По словам сторонника PRT Дж. Эдварда Андерсона, это произошло "из-за сильного лоббирования со стороны заинтересованных сторон, опасавшихся потерять актуальность, если настоящая программа PRT станет заметной". С тех пор заинтересованные в HCPRT не могли получить финансирование исследований от UMTA. В 1975 году был завершен проект Morgantown Personal Rapid Transit. Он включает пять внелинейных станций, обеспечивающих беспересадочные, индивидуально запрограммированные поездки по 14-километровой трассе, обслуживаемой парком из 71 вагона. Это ключевая характеристика PRT. Однако она не считается системой PRT, поскольку ее транспортные средства слишком тяжелые и перевозят слишком много людей. При высокой загрузке она работает по принципу "от точки до точки", а не как автоматизированный транспортный комплекс, курсирующий от одного конца линии к другому. В периоды низкой загрузки все вагоны совершают полный круг, останавливаясь на каждой станции в обоих направлениях. Morgantown PRT до сих пор работает в Университете Западной Вирджинии в Моргантауне, Западная Вирджиния, перевозя около 15 000 пассажиров в день (по состоянию на 2003 год). Отапливаемая паром трасса оказалась дорогостоящей, а годовой бюджет на эксплуатацию и обслуживание составляет 5 миллионов долларов. Несмотря на успешную демонстрацию автоматизированного управления и продолжающуюся работу, она не была продана другим объектам. Отчет 2010 года показал, что замена системы автобусами на дорогах приведет к неудовлетворительному обслуживанию и создаст заторы. Впоследствии, в 2010-х годах, были заменены 40-летние компьютерные и системы управления транспортными средствами, и планируется замена вагонов. С 1969 по 1980 год Mannesmann Demag и MBB сотрудничали в создании системы городского транспорта Cabinentaxi в Германии. Компании совместно образовали Cabintaxi Joint Venture. Они создали обширную технологию PRT, включая испытательную трассу, которая была признана полностью разработанной правительством Германии и ее органами безопасности. Система должна была быть установлена в Гамбурге, но сокращение бюджета остановило предлагаемый проект до начала строительства. Поскольку на горизонте не было других потенциальных проектов, совместное предприятие было распущено, и полностью разработанная технология PRT так и не была установлена. Cabintaxi Corporation, компания из США, приобрела технологию в 1985 году и остается активной на рынке частного сектора, пытаясь продать систему, но пока не было ни одной установки. В 1979 году была введена в эксплуатацию трехстанционная система быстрого перемещения пациентов медицинского центра Университета Дьюка. Уникальной особенностью было то, что вагоны могли двигаться вбок, а также вперед и назад, и она была описана как "горизонтальный лифт". Система была закрыта в 2009 году для расширения 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 смогла установить заказанную систему в Роузмонте, штат Иллинойс, недалеко от Чикаго, когда расчетная стоимость достигла 50 миллионов долларов за милю, предположительно из-за изменений в конструкции, которые увеличили вес и стоимость системы по сравнению с первоначальной конструкцией Андерсона. В 2000 году права на технологию вернулись к Университету Миннесоты, а затем были приобретены компанией Taxi2000.

In 1967, aerospace giant Matra started the Aramis project in Paris. After spending about 500 million francs, the project was canceled when it failed its qualification trials in November 1987. The designers tried to make Aramis work like a "virtual train", but control software issues caused cars to bump unacceptably. The project ultimately failed. Between 1970 and 1978, Japan operated a project called "Computer controlled Vehicle System" (CVS). In a full scale test facility, 84 vehicles operated at speeds up to on a guideway; one second headways were achieved during tests. Another version of CVS was in public operation for six months from 1975 to 1976. This system had 12 single mode vehicles and four dual mode vehicles on a track with five stations. This version carried over 800,000 passengers. CVS was cancelled when Japan's Ministry of Land, Infrastructure and Transport declared it unsafe under existing rail safety regulations, specifically in respect of braking and headway distances. On March 23, 1973, U. S. Urban Mass Transportation Administration (UMTA) administrator Frank Herringer testified before Congress: "A DOT program leading to the development of a short, one half to one second headway, high capacity PRT (HCPRT) system will be initiated in fiscal year 1974." However, this HCPRT program was diverted into a modest technology program. According to PRT supporter J. Edward Anderson, this was "because of heavy lobbying from interests fearful of becoming irrelevant if a genuine PRT program became visible." From that time forward people interested in HCPRT were unable to obtain UMTA research funding. In 1975, the Morgantown Personal Rapid Transit project was completed. It has five off line stations that enable non stop, individually programmed trips along an 8.7 mile (14 km) track serviced by a fleet of 71 cars. This is a crucial characteristic of PRT. However, it is not considered a PRT system because its vehicles are too heavy and carry too many people. When it carries many people, it operates in a point to point fashion, instead of running like an automated people mover from one end of the line to the other. During periods of low usage all cars make a full circuit stopping at every station in both directions. Morgantown PRT is still in continuous operation at West Virginia University in Morgantown, West Virginia, with about 15,000 riders per day (as of 2003). The steam heated track has proven expensive and the system requires an operation and maintenance budget of $5 million annually. Although it successfully demonstrated automated control and it is still operating it was not sold to other sites. A 2010 report concluded replacing the system with buses on roads would provide unsatisfactory service and create congestion. Subsequently, the forty year old computer and vehicle control systems were replaced in the 2010s and there are plans to replace the vehicles. From 1969 to 1980, Mannesmann Demag and MBB cooperated to build the Cabinentaxi urban transportation system in Germany. Together the firms formed the Cabintaxi Joint Venture. They created an extensive PRT technology, including a test track, that was considered fully developed by the German government and its safety authorities. The system was to have been installed in Hamburg, but budget cuts stopped the proposed project before the start of construction. With no other potential projects on the horizon, the joint venture disbanded, and the fully developed PRT technology was never installed. Cabintaxi Corporation, a US based company, obtained the technology in 1985, and remains active in the private sector market trying to sell the system but so far there have been no installations. In 1979 the three station Duke University Medical Center Patient Rapid Transit system was commissioned. Uniquely, the cars could move sideways, as well as backwards and forwards and it was described as a "horizontal elevator". The system was closed in 2009 to allow for expansion of the hospital. In the 1990s, Raytheon invested heavily in a system called PRT 2000, based on technology developed by J. Edward Anderson at the University of Minnesota. Raytheon failed to install a contracted system in Rosemont, Illinois, near Chicago, when estimated costs escalated to US$50 million per mile, allegedly due to design changes that increased the weight and cost of the system relative to Anderson's original design. In 2000, rights to the technology reverted to the University of Minnesota, and were subsequently purchased by Taxi2000.

Позднее развитие

В 1999 году в районе Кралинген в восточной части Роттердама была открыта система ParkShuttle, разработанная компанией 2getthere, с использованием 12-местных автобусов без водителя. Система была расширена в 2005 году, и были введены новые транспортные средства второго поколения, обслуживающие пять станций и пять пересечений с обычными дорогами на разных уровнях. Работа запланирована на пиковые часы и по требованию в остальное время. В 2002 году 2getthere эксплуатировала двадцать пять 4-местных "CyberCabs" на голландской выставке садоводства Floriade. Они перевозили пассажиров по трассе, спирально поднимающейся к вершине Холма Наблюдателя. Длина трассы составляла приблизительно (в одну сторону), и она включала только две станции. Шестимесячная эксплуатация была направлена на изучение общественного мнения о системах, подобных PRT. В 2010 году была открыта система 2getthere, состоящая из десяти транспортных средств (по четыре места в каждом) и двух станций, соединяющая парковку с основной зоной города Масдар, ОАЭ. Система функционирует под землей, под городом, и должна была стать пилотным проектом для гораздо более крупной сети, которая также предусматривала бы перевозку грузов. Расширение системы было отменено сразу после запуска пилотного проекта из-за высокой стоимости строительства подземной части, и с тех пор были предложены другие электрические транспортные средства. В январе 2003 года прототип системы ULTra ("Urban Light Transport") в Кардиффе, Уэльс, был сертифицирован для перевозки пассажиров инспекцией железнодорожного транспорта Великобритании на тестовой трассе. В октябре 2005 года компания BAA plc выбрала ULTra для лондонского аэропорта Хитроу. С мая 2011 года для публики открыта система из трех станций, перевозящая пассажиров с удаленной парковки к терминалу 5. Строительство третьей взлетно-посадочной полосы в Хитроу приведет к разрушению существующей системы, которая будет застроена и заменена другой системой PRT. В июне 2006 года корейско-шведский консорциум Vectus Ltd начал строительство тестовой трассы в Уппсале, Швеция. Эта тестовая система была представлена на конференции PodCar City 2007 года в Уппсале. В апреле 2014 года в Сунчхоне, Южная Корея, была открыта система "SkyCube", состоящая из 40 транспортных средств и двух станций. В 2010-х годах Мексиканский западный институт технологий и высшего образования начал исследования проекта LINT ("Lean Intelligent Network Transportation") и построил действующую модель в масштабе 1/12. Она была доработана и превратилась в систему Modutram, а в Гвадалахаре была построена полномасштабная тестовая трасса, которая начала функционировать в 2014 году. В 2018 году было объявлено об установке системы PRT в новом международном аэропорту Чэнду Тяньфу.

In 1999 the 2getthere designed ParkShuttle system was opened in the Kralingen neighbourhood of eastern Rotterdam using 12 seater driverless buses. The system was extended in 2005 and new second generation vehicles introduced to serve five stations over with five grade crossings over ordinary roads. Operation is scheduled in peak periods and on demand at other times. In 2002, 2getthere operated twenty five 4 passenger "CyberCabs" at Holland's 2002 Floriade horticultural exhibition. These transported passengers along a track spiraling up to the summit of Big Spotters Hill. The track was approximately long (one way) and featured only two stations. The six month operation was intended to research the public acceptance of PRT like systems. In 2010 a 10 vehicle (four seats each), two station 2getthere system was opened to connect a parking lot to the main area at Masdar City, UAE. The systems runs in an undercroft beneath the city and was supposed to be a pilot project for a much larger network, which would also have included transport of freight. Expansion of the system was cancelled just after the pilot scheme opened due to the cost of constructing the undercroft and since then other electric vehicles have been proposed. In January 2003, the prototype ULTra ("Urban Light Transport") system in Cardiff, Wales, was certified to carry passengers by the UK Railway Inspectorate on a test track. ULTra was selected in October 2005 by BAA plc for London's Heathrow Airport. Since May 2011 a three station system has been open to the public, transporting passengers from a remote parking lot to terminal 5. If a third runway is constructed at Heathrow will destroy the existing system, which will be built over, will be replaced by another PRT. In June 2006, a Korean/Swedish consortium, Vectus Ltd, started constructing a test track in Uppsala, Sweden. This test system was presented at the 2007 PodCar City conference in Uppsala. A 40 vehicle, 2 station, system called "SkyCube" was opened in Suncheon, South Korea, in April 2014. In the 2010s the Mexican Western Institute of Technology and Higher Education began research into project LINT ("Lean Intelligent Network Transportation") and built a 1/12 operational scale model. This was further developed and became the Modutram system and a full scale test track was built in Guadalajara, which was operational by 2014. In 2018 it was announced that a PRT system would be installed at the new Chengdu Tianfu International Airport.

Конструкция системы

Среди немногих прототипных систем (и большего числа, существующих в виде проектов) наблюдается существенное разнообразие подходов к разработке, некоторые из которых вызывают споры.

Конструкция транспортного средства

Вес транспортного средства влияет на размер и стоимость путевых конструкций системы, которые, в свою очередь, составляют значительную часть капитальных затрат. Более крупные транспортные средства дороже в производстве, требуют более крупных и дорогих путевых конструкций, а также потребляют больше энергии при разгоне и торможении. Если транспортные средства слишком велики, то и маршрутизация по принципу «точка-точка» становится дороже. В то же время, более мелкие транспортные средства имеют большую площадь поверхности на пассажира (что приводит к более высокому аэродинамическому сопротивлению, которое доминирует в энергозатратах на поддержание скорости), а более мощные двигатели, как правило, эффективнее менее мощных. Ключевым неизвестным является количество пассажиров, которые будут совместно использовать транспортное средство. В США средний автомобиль перевозит 1,16 человека, а в большинстве развитых стран в среднем менее двух; отсутствие необходимости делить транспортное средство с незнакомцами – важное преимущество личного транспорта. Исходя из этих данных, некоторые предлагают, что оптимальным является два пассажира на транспортное средство (как в системах skyTran, EcoPRT и Glydways) или даже один пассажир. Другие проекты ориентируются на автомобиль и выбирают более крупные транспортные средства, чтобы обеспечить возможность перевозки семей с маленькими детьми, пассажиров с велосипедами, людей с ограниченными возможностями на инвалидных колясках или одного-двух поддонов груза.

Двигатель

Все современные конструкции (кроме Shweeb с человеческим приводом) работают на электричестве. Для снижения веса транспортных средств мощность обычно передается по бортовым токосъемникам, хотя две из действующих систем используют бортовые аккумуляторы. По словам разработчика Skyweb/Taxi2000, Дж. Эдварда Андерсона, самая легкая система использует линейный индукционный двигатель (ЛИД) на транспортном средстве как для движения, так и для торможения, что также обеспечивает стабильные маневры независимо от погодных условий, особенно дождя или снега. ЛИД используются в небольшом количестве систем скоростного транспорта, но в большинстве конструкций применяются роторные двигатели. Большинство таких систем оснащены небольшим бортовым аккумулятором для достижения следующей остановки в случае отключения электроэнергии. CabinTaxi использует ЛИД и продемонстрировал интервал движения в 0,5 секунды на своей тестовой трассе. Прототип системы Vectus использовал непрерывные рельсовые ЛИД с реактивной плитой на транспортном средстве, что позволило исключить активную систему движения (и требуемую для нее мощность) на самом транспортном средстве. ULTra и 2getthere используют бортовые аккумуляторы, которые заряжаются на станциях. Это повышает безопасность и снижает сложность, стоимость и затраты на обслуживание путевой системы. В результате путевая система ULTRa напоминает тротуар с бордюрами и отличается невысокой стоимостью строительства. Транспортные средства ULTRa и 2getthere напоминают небольшие автоматизированные электромобили и используют схожие компоненты. (Шасси и кабина ULTRa POD были использованы в качестве основы для автономного транспортного средства совместного использования, предназначенного для движения в общем потоке.)

Переключение

Почти все конструкции избегают переключения путей, предпочитая использовать переключатели, установленные на транспортном средстве (которые взаимодействуют со специальными направляющими на перекрестках) или обычное рулевое управление. Сторонники утверждают, что переключение на транспортном средстве обеспечивает более быстрое формирование маршрутов, позволяя транспортным средствам двигаться ближе друг к другу, что увеличивает пропускную способность. Это также упрощает конструкцию пути, делает перекрестки менее заметными и снижает последствия неисправностей, поскольку отказ переключателя на одном транспортном средстве с меньшей вероятностью повлияет на другие. Переключение путей значительно увеличивает интервал движения. Транспортному средству необходимо дождаться, пока предыдущее транспортное средство покинет перекресток, пока путь переключится и пока переключение будет подтверждено. Связь между транспортным средством и путевыми контроллерами добавляет задержки и увеличивает количество потенциальных точек отказа. В случае неисправности переключения путей транспортные средства должны иметь возможность остановиться до достижения переключения, и все транспортные средства, приближающиеся к неисправному переключению, будут затронуты. Механическое переключение на транспортном средстве минимизирует расстояние между транспортными средствами (интервал движения), но также увеличивает минимальное расстояние между последовательными перекрестками. Транспортное средство с механическим переключением, маневрирующее между двумя соседними перекрестками с разными настройками переключателей, не может сразу перейти от одного перекрестка к другому. Транспортному средству необходимо занять новое положение переключателя, а затем дождаться подтверждения срабатывания блокировочного механизма переключателя на транспортном средстве. В случае неисправности переключения на транспортном средстве, это транспортное средство должно иметь возможность остановиться до следующего переключателя, и все транспортные средства, приближающиеся к неисправному транспортному средству, будут затронуты. Обычное рулевое управление позволяет создать более простую "трассу", состоящую только из дорожного покрытия с некоторой системой ориентиров для датчиков рулевого управления транспортного средства. Переключение осуществляется путем следования транспортного средства по соответствующей опорной линии – например, поддержание заданного расстояния от левого края дороги приведет к тому, что транспортное средство отклонится влево на перекрестке.

Путеводители

Было предложено или реализовано несколько типов направляющих, включая балки, подобные монорельсам, ферменные мосты, поддерживающие внутренние пути, и кабели, встроенные в дорожное полотно. Большинство конструкций размещают транспортное средство над путевыми сооружениями, что снижает визуальное воздействие и стоимость, а также упрощает монтаж на уровне земли. Надземная направляющая неизбежно выше, но может быть и уже. В большинстве конструкций направляющая используется для распределения электроэнергии и передачи данных, в том числе транспортным средствам. Система PRT в Моргантауне не достигла целевых показателей по стоимости из-за необходимости обогрева путей паром для предотвращения образования снега и льда в широком канале направляющей. На обогрев расходуется до четырех раз больше энергии, чем на движение транспортных средств. Большинство предложений предусматривают защиту от снега и льда более экономичными способами. В системе Хитроу используется специальный транспорт для удаления наледи. Система в Масдаре была ограничена тем, что исключительное право проезда для PRT было получено путем прокладки маршрута транспортных средств в подземном пространстве на уровне земли, при этом над зданиями был создан приподнятый «уровень улицы». Это привело к неоправданно дорогостоящим зданиям и дорогам. В других юрисдикциях к системам PRT применяются существующие железнодорожные нормы (см. CVS выше); как правило, они рассчитывают интервалы движения, исходя из абсолютных тормозных путей с учетом стоящих пассажиров. Это серьезно ограничивает пропускную способность и делает системы PRT нерентабельными. Другой стандарт предписывал, чтобы следующие транспортные средства останавливались, если впереди идущее транспортное средство остановилось мгновенно (или как будто наткнулось на «кирпичную стену»). В 2018 году комитет Американского общества инженеров-механиков рассмотрел возможность замены стандарта «кирпичной стены» требованием о поддержании транспортными средствами безопасной «зоны разделения», основанной на минимальном тормозном пути ведущего транспортного средства и максимальном тормозном пути следующего транспортного средства. Эти изменения были внесены в стандарт в 2021 году.

Пропускная способность

PRT обычно предлагается как альтернатива железнодорожному транспорту, поэтому сравнения чаще всего проводятся именно с ним. Транспортные средства PRT рассчитаны на меньшее количество пассажиров, чем поезда и автобусы, и должны компенсировать это более высокой средней скоростью, разветвленной сетью маршрутов и меньшими интервалами движения. Сторонники утверждают, что таким образом можно достичь сопоставимой или даже большей пропускной способности.

Пропускная способность одной линии

С интервалами движения в две секунды и четырьмя пассажирами в транспортном средстве, одна линия PRT может достичь теоретической максимальной пропускной способности в 7200 пассажиров в час. Однако большинство оценок исходят из того, что транспортные средства обычно не будут заполнены до предела, учитывая принцип «точка-точка» в PRT. При более типичной средней заполняемости в 1,5 человека на транспортное средство, максимальная пропускная способность составляет 2700 пассажиров в час. Некоторые исследователи предполагают, что пропускная способность в часы пик может быть увеличена, если операционная политика будет поддерживать совместное использование транспортных средств. Пропускная способность обратно пропорциональна интервалу движения. Следовательно, сокращение интервала с двух секунд до одной секунды удвоит пропускную способность PRT. Интервал в полсекунды увеличит пропускную способность в четыре раза. Теоретический минимальный интервал движения PRT будет определяться механическим временем срабатывания тормозов, которое значительно меньше полсекунды. Исследователи считают, что высокопроизводительные системы PRT (HCPRT) могут безопасно работать с интервалом в полсекунды, что уже было продемонстрировано на практике на тестовой трассе Cabintaxi в конце 1970-х годов. Исходя из этих данных, пропускная способность свыше 10 000 пассажиров в час представляется достижимой. В симуляциях часов пик или событий с высокой интенсивностью движения около трети транспортных средств на эстакаде должны двигаться пустыми для пополнения станций транспортными средствами, чтобы минимизировать время отклика. Это аналогично тому, как поезда и автобусы ездят почти пустыми по пути обратно, чтобы забрать больше пассажиров в час пик. Системы легкорельсового транспорта с раздельными уровнями могут перевозить 15 000 пассажиров в час по фиксированному маршруту, но обычно это системы с полной раздельностью уровней. Системы на уровне улицы обычно перевозят до 7500 пассажиров в час. Линии метро с тяжелым рельсовым транспортом могут перевозить 50 000 пассажиров в час в одном направлении. Как и в случае с PRT, эти оценки зависят от наличия достаточного количества поездов. Ни легкорельсовый, ни тяжелый рельсовый транспорт не работают эффективно в межпиковое время, когда загрузка низкая, но необходимо соблюдать расписание. В системе PRT, когда спрос низкий, избыточные транспортные средства будут перенастроены для остановки на пустых станциях в стратегически важных точках сети. Это позволяет быстро отправить пустое транспортное средство туда, где оно необходимо, с минимальным временем ожидания для пассажира. Системы PRT должны будут перераспределять пустые транспортные средства в случае дисбаланса спроса на маршруте, что часто происходит в часы пик.

With two second headways and four person vehicles, a single PRT line can achieve theoretical maximum capacity of 7,200 passengers per hour. However, most estimates assume that vehicles will not generally be filled to capacity, due to the point to point nature of PRT. At a more typical average vehicle occupancy of 1.5 persons per vehicle, the maximum capacity is 2,700 passengers per hour. Some researchers have suggested that rush hour capacity can be improved if operating policies support ridesharing. Capacity is inversely proportional to headway. Therefore, moving from two second headways to one second headways would double PRT capacity. Half second headways would quadruple capacity. Theoretical minimum PRT headways would be based on the mechanical time to engage brakes, and these are much less than a half second. Researchers suggest that high capacity PRT (HCPRT) designs could operate safely at half second headways, which has already been achieved in practice on the Cabintaxi test track in the late 1970s. Using the above figures, capacities above 10,000 passengers per hour seem in reach. In simulations of rush hour or high traffic events, about one third of vehicles on the guideway need to travel empty to resupply stations with vehicles in order to minimize response time. This is analogous to trains and buses travelling nearly empty on the return trip to pick up more rush hour passengers. Grade separated light rail systems can move 15,000 passengers per hour on a fixed route, but these are usually fully grade separated systems. Street level systems typically move up to 7,500 passengers per hour. Heavy rail subways can move 50,000 passengers per hour per direction. As with PRT, these estimates depend on having enough trains. Neither light nor heavy rail scales operated efficiently in off peak when capacity utilization is low but a schedule must be maintained. In a PRT system when demand is low, surplus vehicles will be configured to stop at empty stations at strategically placed points around the network. This enables an empty vehicle to quickly be despatched to wherever it is required, with minimal waiting time for the passenger. PRT systems will have to re circulate empty vehicles if there is an imbalance in demand along a route, as is common in peak periods.

Сетевая мощность PRT

Вышеизложенное обсуждение сравнивает пропускную способность линии или коридора и, следовательно, может быть неактуальным для сетевой системы PRT, где несколько параллельных линий (или параллельных компонентов сети) перевозят пассажиропоток. Кроме того, Мюллер оценил, что, хотя для PRT может потребоваться более одного пути для достижения пропускной способности, сопоставимой с традиционной системой, капитальные затраты на несколько путей все равно могут быть ниже, чем на один путь традиционной системы. Таким образом, при сравнении пропускной способности линий следует также учитывать стоимость одного пути. Системы PRT должны требовать значительно меньше горизонтального пространства, чем существующие системы метро, при этом отдельные вагоны обычно примерно на 50% уже для конфигурации с сиденьями бок о бок и менее чем на 33% уже для однорядной конфигурации. Это важный фактор в густонаселенных районах с интенсивным движением.

Скорость движения

При заданной максимальной скорости, поездки без остановок примерно в три раза быстрее, чем поездки с промежуточными остановками. Это связано не только со временем на разгон и торможение. Транспортные средства, работающие по расписанию, также замедляются из-за посадки и высадки пассажиров, следующих к разным пунктам назначения. Таким образом, одно место в системе PRT обеспечивает примерно в три раза большее количество пассажиро-километров в день, чем место в транспортном средстве, выполняющем остановки по расписанию. Следовательно, PRT должен также сократить необходимое количество мест примерно в три раза для заданного объема пассажиро-километров. Хотя некоторые проекты PRT имеют рабочую скорость , а один – до , большинство из них находятся в диапазоне . Железнодорожные системы обычно имеют более высокие максимальные скорости, как правило, и иногда значительно превышающие , но средняя скорость движения снижается примерно в три раза из-за остановок по расписанию и пересадок пассажиров.

Привлекательность для пассажиров

Если дизайн PRT обеспечивает заявленное преимущество – существенно более высокую скорость по сравнению с автомобилями в условиях плотного трафика – то, согласно моделированию, PRT может привлечь значительно больше водителей, чем другие системы общественного транспорта. Стандартные модели массовых перевозок точно предсказывают, что 2% всех поездок (включая поездки на автомобилях) перейдут на поезда. Аналогичные методы прогнозируют, что от 11% до 57% поездок перейдут на PRT, в зависимости от его стоимости и времени задержек.

Алгоритмы управления

Типичный алгоритм управления помещает транспортные средства в воображаемые движущиеся "слоты", которые движутся по контуру трассы. Реальным транспортным средствам слоты назначаются контроллерами, расположенными вдоль трассы. Образование пробок предотвращается за счет размещения транспортных средств, движущихся с севера на юг, в четных слотах, а транспортных средств, движущихся с востока на запад, – в нечетных слотах. На перекрестках транспортные потоки в этих системах могут пересекаться без снижения скорости. Бортовые компьютеры поддерживают свое положение, используя контур отрицательной обратной связи для удержания вблизи центра назначенного слота. Первые транспортные средства PRT определяли свое положение, суммируя пройденное расстояние с помощью одометров, с периодическими контрольными точками для компенсации накопленной погрешности. Производитель системы ULTra PRT сообщает, что тестирование его системы управления показало поперечную (боковую) точность 1 см и точность стыковки лучше 2 см.

Безопасность

Компьютерное управление исключает ошибки, допускаемые водителями, поэтому конструкции PRT в контролируемой среде должны быть значительно безопаснее, чем использование личного автотранспорта на дорогах общего пользования. Большинство конструкций предусматривают размещение ходовой части в путевом сооружении для предотвращения схода с рельсов. Разделение транспортных потоков по уровням исключает пересечение с пешеходами или транспортными средствами, управляемыми вручную. В конструкции также применяются другие инженерные подходы к обеспечению безопасности общественного транспорта, такие как резервирование и самодиагностика критически важных систем. Система Моргантауна, точнее описываемая как групповой скоростной транспорт (GRT) типа автоматизированной системы передвижения по эстакаде (AGT), прошла 110 миллионов пассажирских миль без серьезных травм. Согласно данным Министерства транспорта США, системы AGT в целом демонстрируют более высокий уровень травматизма, чем любой другой вид рельсового транспорта (метрополитен, легкорельсовый транспорт или пригородные поезда), однако все равно превосходят обычные автобусы или автомобили по этому показателю. Более поздние исследования, проведенные британской компанией ULTra PRT, показали, что системы AGT обеспечивают более высокий уровень безопасности, чем более традиционные, неавтоматизированные виды транспорта. Как и во многих современных транспортных системах, вопросы безопасности пассажиров, вероятно, будут решаться посредством видеонаблюдения и связи с центральным диспетчерским центром, из которого может быть оперативно направлена инженерная или иная помощь.

Энергоэффективность

Преимущества энергоэффективности, заявляемые сторонниками PRT, включают две основные эксплуатационные характеристики PRT: повышенный средний коэффициент заполнения и устранение промежуточных разгонов и остановок. Средний коэффициент заполнения в транспортных системах – это отношение общего числа пассажиров к общей теоретической вместимости. Транспортное средство, работающее на полную мощность, имеет коэффициент заполнения 100%, а пустое – 0%. Если транспортное средство работает половину времени с 100% заполненностью и половину времени – с 0%, средний коэффициент заполнения составляет 50%. Более высокий средний коэффициент заполнения соответствует более низкому энергопотреблению на пассажира, поэтому разработчики стремятся максимизировать этот показатель. Регулярный массовый транспорт (например, автобусы или поезда) жертвует частотой обслуживания ради коэффициента заполнения. Автобусы и поезда должны следовать установленному расписанию, даже в часы низкой загруженности, когда спрос невелик и транспортные средства почти пусты. Поэтому, чтобы повысить коэффициент заполнения, транспортные планировщики пытаются прогнозировать периоды низкого спроса и в это время использовать сокращенное расписание или транспортные средства меньшей вместимости. Это увеличивает время ожидания пассажиров. Во многих городах поезда и автобусы вообще не ходят ночью или в выходные дни. Транспортные средства PRT, напротив, будут приводиться в движение только по запросу, что устанавливает теоретический нижний предел их среднего коэффициента заполнения. Это позволяет обеспечивать круглосуточное обслуживание без значительных затрат, связанных с регулярным массовым транспортом. ULTra PRT оценивает, что его система будет потреблять 839 БТЕ на пассажирскую милю (0,55 МДж на пассажирский километр). Для сравнения, автомобили потребляют 3496 БТЕ, а грузовики – 4329 БТЕ на пассажирскую милю. Благодаря эффективности PRT некоторые сторонники утверждают, что солнечная энергия становится жизнеспособным источником питания. Поднятые конструкции PRT предоставляют готовую платформу для солнечных коллекторов, поэтому некоторые предлагаемые проекты включают солнечную энергию в качестве характеристики их сетей. Для автобусных и железнодорожных перевозок энергопотребление на пассажирскую милю зависит от количества пассажиров и частоты обслуживания. Следовательно, энергопотребление на пассажирскую милю может значительно варьироваться в часы пик и в часы низкой загруженности. В США автобусы потребляют в среднем 4318 БТЕ/пассажирскую милю, пригородные поезда – 2750 БТЕ/пассажирскую милю, а междугородние поезда – 2569 БТЕ/пассажирскую милю. Сторонники PRT утверждают, что выводы Вучича основаны на ошибочных предположениях. Сторонник PRT Дж. Э. Андерсон написал в опровержении Вучича: «Я изучал и обсуждал с коллегами и оппонентами все возражения против PRT, включая те, которые были представлены в работах профессора Вучича, и не нашел ни одного существенного аргумента. Среди тех, кто готов получить подробную информацию и получить ответы на все свои вопросы, я встречаю большой энтузиазм в отношении строительства системы». Для Калифорнии было предложено несколько систем PRT, но Комиссия по коммунальным услугам Калифорнии (CPUC) заявляет, что ее правила для железных дорог применяются и к PRT, и они требуют соблюдения определенных интервалов движения поездов. Степень, в которой CPUC будет требовать от PRT соответствия стандартам безопасности «легкого рельса» и «рельсового пути с фиксированным положением», неясна, поскольку она может предоставлять особые исключения и пересматривать правила. Другие формы автоматизированного транспорта были одобрены для использования в Калифорнии, в частности, система Airtrain в аэропорту SFO. CPUC решила не требовать соблюдения Общего приказа 143 B (для легких железных дорог), поскольку в Airtrain нет машинистов. Они потребовали соблюдения Общего приказа 164 D, который требует разработки плана безопасности и охраны, а также периодических проверок на месте надзорным комитетом. Если соображения безопасности или доступности требуют добавления пешеходных дорожек, лестниц, платформ или другого аварийного/доступного доступа к путям PRT или от них, размер путей может быть увеличен. Это может повлиять на осуществимость системы PRT, хотя степень воздействия будет зависеть как от конструкции PRT, так и от местных органов власти.

The energy efficiency advantages claimed by PRT proponents include two basic operational characteristics of PRT: an increased average load factor; and the elimination of intermediate starting and stopping. Average load factor, in transit systems, is the ratio of the total number of riders to the total theoretical capacity. A transit vehicle running at full capacity has a 100% load factor, while an empty vehicle has 0% load factor. If a transit vehicle spends half the time running at 100% and half the time running at 0%, the average load factor is 50%. Higher average load factor corresponds to lower energy consumption per passenger, so designers attempt to maximize this metric. Scheduled mass transit (i. e. buses or trains) trades off service frequency and load factor. Buses and trains must run on a predefined schedule, even during off peak times when demand is low and vehicles are nearly empty. So to increase load factor, transportation planners try to predict times of low demand, and run reduced schedules or smaller vehicles at these times. This increases passengers' wait times. In many cities, trains and buses do not run at all at night or on weekends. PRT vehicles, in contrast, would only move in response to demand, which places a theoretical lower bound on their average load factor. This allows 24 hour service without many of the costs of scheduled mass transit. ULTra PRT estimates its system will consume 839 BTU per passenger mile (0.55 MJ per passenger km). By comparison, cars consume 3,496 BTU, and personal trucks consume 4,329 BTU per passenger mile. Due to PRT's efficiency, some proponents say solar becomes a viable power source. PRT elevated structures provide a ready platform for solar collectors, therefore some proposed designs include solar power as a characteristic of their networks. For bus and rail transit, the energy per passenger mile depends on the ridership and the frequency of service. Therefore, the energy per passenger mile can vary significantly from peak to non peak times. In the US, buses consume an average of 4,318 BTU/passenger mile, transit rail 2,750 BTU/passenger mile, and commuter rail 2,569 BTU/passenger mile. PRT supporters claim that Vuchic's conclusions are based on flawed assumptions. PRT proponent J. E. Anderson wrote, in a rebuttal to Vuchic: "I have studied and debated with colleagues and antagonists every objection to PRT, including those presented in papers by Professor Vuchic, and find none of substance. Among those willing to be briefed in detail and to have all of their questions and concerns answered, I find great enthusiasm to see the system built." Several PRT systems have been proposed for California, but the California Public Utilities Commission (CPUC) states that its rail regulations apply to PRT, and these require railway sized headways. The degree to which CPUC would hold PRT to "light rail" and "rail fixed guideway" safety standards is not clear because it can grant particular exemptions and revise regulations. Other forms of automated transit have been approved for use in California, notably the Airtrain system at SFO. CPUC decided not to require compliance with General Order 143 B (for light rail) since Airtrain has no on board operators. They did require compliance with General Order 164 D which mandates a safety and security plan, as well as periodic on site visits by an oversight committee. If safety or access considerations require the addition of walkways, ladders, platforms or other emergency/disabled access to or egress from PRT guideways, the size of the guideway may be increased. This may impact the feasibility of a PRT system, though the degree of impact would depend on both the PRT design and the municipality.

Опасения по поводу исследований в области PRT

Уэйн Д. Коттрелл из Университета Юты провёл критический анализ академической литературы по PRT, начиная с 1960-х годов. Он пришёл к выводу, что существует ряд вопросов, требующих дальнейшего изучения, в том числе вопросы городской интеграции, риски инвестиций в PRT, негативная публичность, технические проблемы и конкуренция со стороны других видов транспорта. Он отмечает, что эти проблемы, "хотя и не неразрешимы, весьма серьёзны", и что качество литературы можно повысить за счёт более глубокого самоанализа и критики PRT. Он также считает, что для проведения таких исследований необходимо увеличение государственного финансирования, особенно в Соединенных Штатах.

Новое мнение урбанистов

Несколько сторонников нового урбанизма – городского планировочного движения, выступающего за создание городов, удобных для пешеходов, – высказали свое мнение о PRT. Питер Калторп и сэр Питер Холл поддержали эту концепцию, а Джеймс Говард Кунстлер с ней не согласен.

PRT против автономных транспортных средств

По мере развития технологий автоматического управления для беспилотных автомобилей и шаттлов, технология направляющих путей PRT может показаться устаревшей на первый взгляд. Автоматизированная эксплуатация может стать возможной и на существующих дорогах. Однако системы PRT также могут использовать технологии автоматического управления, и значительные преимущества сохраняются при работе в сети выделенных маршрутов.