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  中国经济的快速发展,城镇化建设步伐的加快,大量农村人口涌入城市 ,城市交通也越来越繁忙和拥堵。城市内的剩余空间越来越小,要对现有交通基础设施进行“改造”已经没有“余地”。往地下发展建设地下交通,在资金和对城市的生活的影响都有比较大的困难。建设现代客运索道的资金投入比修建地铁少得多,建设周期也相对短许多,项目建设时对社会交通的影响很小,能够比较方便的跨越河流、穿越城市的各种障碍物。这些优点将使城市规划师、建筑师和决策者不得不考虑“向空中发展”,现代客运索道可能因此而得到大规模发展。但是,空中运行的索道设备对城市景观形成的“视觉污染”,是城市规划师必须面对的现实问题。如果能够将此问题妥善解决,现代客运索道不失为一种解决城市交通拥堵的备选方案。在以共享出行为主流的城市公共交通改革浪潮中,将现代客运索道植入MaaS平台,通过现代客运索道与各种公共交通方式的结合,构建城市安全、快捷的立体交通出行网络。伴随电动车技术和人工智能在客运索道上的不断应用,现代客运索道技术将会不断完善,将在弥补交通基础设施的不足和未来城市出行方面发挥重要作用。 空中索道可以轻松穿越居民区、河流和现有基础设施,直接跨越所有交通堵塞,充分利用空中索道的优势(穿越复杂地形、造价低、运量大),可以弥补轨道交通系统建设中的死角,如果把智慧索道融入城市公共交通网络系统,可以实现互补,索道就不再是简单的旅游交通方式,而成为公共交通系统中的一种有效方式,智慧索道系统既有助于乘客与其它交通方式换乘,也能为公共交通系统带来更多的使用者,可谓一举两得。

  智慧索道是基于传统空中索道与现代导轨巴士技术相结合而创新的一种新型个人快速交通方式(Personal Rapid Transit, PRT),人们可以像预约出租车一样预订智慧索道出行,包括私人定制的情侣车厢。传统索道都是直线的点对点运行,线路长度有限,能耗较高、舒适度较差,很难形成网络,不能提供个性化的解决方案,建设城市智慧索道系统对地面道路交通产生的影响非常小,是一种灵活、低成本、可靠性高的公共交通解决方案。智慧索道系统可以通过蛇形线路行驶,可拐弯、超车、进楼,且连成一个网络,可以建立站间距约500米的运营线路,可超过10公里,单向小时载客能力为500-5,000人,运营速度为每秒5-8米(20公里/小时),抗风稳定性达100 kph,智慧索道的吊车载客量小(约6-8人),还可以根据乘客的需求提供定制化的服务。

城市智慧索道系统的基本架构
智慧索道系统的基本特征:(1)吊车由钢缆牵引运行,配备抓轨系统(双索道和抱索器);(2)吊车安装储能设备、通讯系统和智能控制装置,可脱离牵引钢缆,储能设备提供动力,通过轮边电机驱动吊厢行驶;(3)车载通讯和智能控制装置能够,根据乘客需求在区域内调配吊车,并按照客流需求自动优化行驶线路;(4)用户APP交互界面如同升降电梯键盘简单,可自行选择出行起点和终点,系统通过后台进行运算后按照线路最优化原则为乘客提供优质服务。

1. 客运索道

客运索道是指专门用于运送乘客的“索道”,是一种将钢索架设在支承结构上作为轨道,通过车厢等设备来输送人员的运输系统。
1.1 发展历史
世界上最早有文字记载的高架运输装置是威尼斯共和国希贝尼克(Šibenik,现属克罗地亚)的学者兼主教福斯托•韦兰齐奥(Fausto Veranzio, 1551 –1617.1.17.),其设计被数学家西蒙•德•布鲁日(Simon de Bruges)于1586年纳入在一本专著中。而具有工程和运输概念的货运索道是1644年由亚当•崴比(Adam Wybe,1584.7.12.-1653)在格但斯克(Gdańsk)的但泽(Danzig)建造的,它以马的动力通过索道来运输建造防御工事的泥土,索道长200多米,有7个木制的支架和大约120个“货厢”。1867年,来自伦敦的安德鲁•史密斯•哈利迪(1836.3.16.-1900.4.24.) 在加利福利亚发明了哈利迪索道(Hallidie ropeway),这是与现代索道最接近的用于采矿和载人的空中索道,并获得了专利。一份1893年的出版物称:最早专门用来运送人的索道是诞生在香港。在20世纪初的1907年,托列斯•克维多(Torres Quevedo)在西班牙圣塞巴斯蒂安(San Sebastián, Spain)的乌利亚山(mount Ulia)安装了索道。之后,索道在欧洲及世界各地开始普及,近年来,矿山业使用索道的正逐渐减少,但由于其具有的节能和低噪音特点在旅游和城市公共交通领域又开始兴起。
1.2 分类
客运索道按照运行方式可分为往复式和循环式两大类:
1.2.1 往复式索道(Aerial tramway、cable car)
往复式索道是最早出现的索道类型,常见的有双线式、三线式或四线式。牵引钢索不是循环运转,而是带动客车在两站间作往复运动。这类索道简便、安全,其速度可达5~7m/s,运行效率高,耗电少,可以适应不立支架的大跨度运输。因此,在各种难以跨越的江、河及复杂地形情况下,仍是惟一的索道选择方案。但是索系比较复杂,站房受水平力大,造价较高。通常由一或两个车厢辆在固定轨道上来回移动(例如:重庆、波特兰、纽约)。这些车厢载客量一般从30-200人/车厢不等。
1.2.2 单线循环式索道(Gondolas)
单线循环式索道只用一根钢索(承载索和牵引索合为运载索),索系最简单,配有沿单向循环移动的车厢。优点是安全度高,建设周期短,投资少,见效快。但是车厢较小,每个车厢通常能容纳4-40人。这类系统一般都有一个脱扣机构,允许车厢在车站减速或停车,而不会对环路上车厢的整体运行产生影响
2. 现代客运索道的特点
进入21世纪,电驱动和智能化技术及旅游业的发展,支撑了客运索道技术领域的不断创新。
2.1 大运量
出于安全等原因的限制,常规客运索道的一般不会超过5m/min,运行速度相对较低,而且索道设备一旦出现故障,其救援也是少有的惊心动魄。具有脱挂式索道和往复式索道优点的三线脱挂式索道系统,已经改变了这种局面,所谓三线是指有两根固定的钢索作为承载缆,一根钢索作为循环牵引缆。牵引缆拉动车厢由其上的8个轮子在承载缆上滚动行走,减小了运行中对承载缆的磨损,由于有较高的稳定性,在风速度超过100km/h的情况下可以正常运行,而传统索道在超过50km/h的情况下已经非常危险.同时,搭载38名乘客的车厢配有特殊设计的空气悬架,这就确保了它在任何时候,甚至在运行速度达到8.5m/s的时候也能保证较好的舒适性。因此,系统的单向最大运量达到5500名乘客也就不足为奇了。
2.2 安全
根据设备维修理论,就概率而言,设备故障和突发事件是难免的,只是如何用先进的设计和优秀的管理去尽可能的降低故障的几率和风险。对于在空中运行的客运索道,安全是重中之重。在故障和突发事件发生时,怎样降低对乘客的伤害和社会影响是相当重要的,运用现代储能和电驱动技术,现代客运索道技术已经可以在每个车厢安装独立的驱动系统,所有功能性的部件和设备全部为双套系统,且相互独立运行。在索道发生故障时,位于故障索道车厢内的乘客不用离开车厢,利用这种具有独立电驱动技术的车厢和所配套的后台管理系统,可以确保车厢在任何情况下,不需要采用另外的救援措施,就能使所有车厢安全、有序的回到就近的站内。
2.3 驱动
因为调速与换向等功能的需要,传统的索道一直是采用笨重、庞大的直流电机驱动,索道的站房因动力系统而不得不修建得很大,而且维修难度较大,直接拉高了索道的造价和使用成本。随着交流变频牵引技术的普及,交流驱动也在索道领域游览运用,采用交流电机驱动,交流电机没有碳刷和滑环等易损件,主电机的维修成本可大幅度降低,以紧凑较小的几何尺寸取代了直流电机驱动的笨重且易于安装和维护,可大大减少索道系统的一次性投资。近年来不断发展的电动车驱动技术也移植到索道上,永磁同步电机与行星齿轮减速或直驱的动力系统,让索道驱动系统的体积和重量更进一步下降。
2.4 车厢
电动车储能技术的发展,出现了带动力电源的客运索道车厢,在车厢顶有太阳能电池,底部装有锂电池,车站还有为其自动充电的设备。车厢的储能设备为车厢电气设备了提供电源,车厢可以安装空调为乘客提高舒适的乘车环境,不会像传统索道那样,车厢内的温度夏天热、冬天冷,与外界相同。还可以在夜间提供照明,防止乘客在乘车过程中,因为视线不好而发生意外。车厢内的音、视频监控信息,通过采集和通讯设备,保证在发生突发事件时,通过监控设备了解现场第一手情况及时进行处置,最大限度的保证乘客和设备的安全。储备电源最重要的还是在发生故障或突发事件时,为自救提供动力。
2.5 智能化
近年来无人驾驶与电动车技术的进步,为现代客运索道技术创新提供了条件,索道的智能化在三个方面得到发展:
2.5.1 运营智能化:
与常规公交运营的智能化管理类似,运行智能化包括运营设备的控制和维修管理,如对动力系统的监控和实时自动调整:在电源需要变换时,实现电源线路的自动安全切换;保证索道核心安全的,钢索的智能监控;在运营管理中,客流高峰时的运营引导和自动分析客流变化;
2.5.2 车厢智能化:
因其具有电动车的控制系统(整车控制、电机控制、BMS)和驱动功能,车厢控制系统的配置与无人驾驶的轨道电动车系统类似,可以像无人驾驶车辆那样行驶,不过索道的智能化车厢状态一直都处于后台服务器的监控之中,其安全性比无人驾驶的车辆还要高。车厢的防撞装置,允许索道车厢也可以像传统的脉动式索道一样,由多个车厢串联运行,在地面看着就如同空中列车,可以有效地缩短潮汐式客流的乘客等待时间,提高设备的运行效率。在运行中车厢若制动减速,同样具有电动车的再生制动功能,将4个驱动轮的制动能转变为电能储存在储能系统中,供行车使用。
2.5.3 服务智能化:
具有索道网络的条件下,客运索道系统的通讯和智能控制装置,能够根据乘客需求在区域内选择车厢行驶线路,系统还可以按照客流需求自动优化行驶线路,这些功能都可以通过在车站下载APP后使用。用户交互界面如同就像电梯的表盘,可以让乘客方便的自行选择出行起点和终点,由乘客发出需求后,通过系统的后台进行运算后,按照线路最优化原则,为乘客提供优质服务。由于智能化是索道运营服务具有较强的机动性(客流少可以减少车厢),可以像传统巴士那样随时停靠车站,可以根据所经过的区域建设及开发的情况进行车站的弹性设立,站间距可以按照城市公交的标准设立,可以通过建立活动站台,根据需要在区域内设立车站,而建设、使用、维护的成本却非常低。

3. 现代客运索道与城市公交

传统客运索道似乎给人一种慢悠悠的感觉,认为它只适合于风景区、滑雪胜地等“慢生活”的地方,但近年来,它已被移植到城市环境中使用。纽约市罗斯福岛客运索道和波特兰空中客运索道就是成功地将这种技术应用于公共交通的例子。智能化理念引入客运索道之后,客运索道在运营安全与服务方面不断创新,现代客运索道已向城市展现出全新的公共交通理念,在玻利维亚的拉巴斯建设了世界最大的公共交通客运索道网络,成为现代客运索道用于规模化公共交通的典范。

3.1 独特的城市公交功能

客运索道不需要路权就可以提供快速的公共交通,当传统公交模式受到限制时,采用客运索道也许就能满足当地公交功能的需要。
1) 接驳功能:在城市偏僻郊区的人流聚集场所(医院、公园、火车站等)与公交枢纽之间接驳,起到对传统公交网络延伸和拓展的作用。
2) 连接功能:在2-3km的短距离范围内(大型会展中心、大型建筑之间),用客运索道连接,可以减少彼此之间快速交通的成本,并且使大型场所群不会显得拥挤和压抑。
3) 快速换乘功能:在已有的各种常规公交工具之间,组成APM(Automated People Movers,自动人员运输系统)进行有效接驳,满足通勤人员在公共交通方式之间快速换乘的需求。
4) 跨越功能:在河流、山地城市中,或者与已有的高速公路铁路交叉的环境下,需要建设一条仅供人快速通行的跨越走廊时,一条客运索道可能是比建设桥梁成本更低、更现实的选择。
3.2 运能与环保
1) 运能:由于不堵车,且故障率超低,客运索道的运营非常均衡,其公交的运输能力可以与传统的其它公交方式媲美。
2) 环保:客运索道属于电气公交工具,因为独特的承载与驱动方式,与其它公交方式相比:噪音非常小,运送每人每公里的能耗(kwh/pass-km)可以低至0.1kwh甚至更低。而且由于没有高压电源和大功率电器设备,客运索道没有电磁干扰的风险,属于环保安全系数较高的绿色公交工具。
来源:公共交通资讯