昆明城太阳能悬挂式轨道交通JPods.docx

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昆明城太阳能悬挂式轨道交通JPods

昆明城市太阳能悬挂式轨道交通（JPods）系统适应性研究报告

昆明市规划局

昆明市城市交通研究所

2009年12月

前言

太阳能悬挂式轨道交通系统是由JPods有限责任公司（以下简称“JPods公司”）开发的利用太阳能驱动的新型轨道交通系统。

根据《中国云南省昆明市政府与美国JPods有限责任公司关于建设JPods交通网络的合作意向书》，昆明市城市交通研究所（以下简称昆明交通所）作为昆明市政府与JPods有限责任公司（美国，以下简称JPods公司）的联系主体，负责双方合作前期事宜推进，开展了大量工作。

2009年9月24日下午，JPods公司代表与昆明交通所相关技术人员在昆明交通所会议室进行会谈，双方就JPods系统的特点以及在昆明市的应用前景进行了初步交流，并就下一步工作的开展达成了共识。

会谈商定，随后由JPods公司将JPods交通网络系统的适应条件、营运要求、建设周期和成本等有关技术资料整理提供给昆明交通所；昆明交通所根据JPods公司材料，结合昆明城市规划以及城市建设发展情况，研究提出下一步JPods交通网络在昆明应用的意向性试点区域。

9月28日，JPods公司将欲提供资料的清单提交至昆明交通所进行确认，昆明交通所及时给予反馈确认。

9月28日至10月20日，JPods公司就双方确定的资料清单所涉内容进行收集、翻译，在此期间，昆明交通所多次主动与JPods公司联系。

10月20日，JPods公司将初步技术资料提供至昆明市交通所，材料基本描绘了JPods的形态，但在某些重要的技术指标和环节仍然比较模糊。

11月17日，交通所与JPods公司举行网络电话会议，就JPods系统构成、运营和管理，应用与投资，合作计划等问题再次进行了交流。

到目前为止，JPods因考虑项目不落实，未按合作意向书在昆明设立其办事处。

JPods公司明确表示待市政府同意后，将在昆明试点区域范围内先行建设50米示范线，随后建设3公里初期线路；关于建设资金，JPods公司表示需要在昆明当地寻找一家企业作为合作伙伴，共同投资于线路轨道、工厂的建设。

经过以上双方反复沟通和交流，交通所基于对JPods系统的认识和理解，结合昆明城市建设实际，完成了《昆明城市太阳能悬挂式轨道交通（JPods）系统适应性研究报告》，作为市政府研究JPods系统在昆明应用的决策参考。

1、概述

1.1JPods公司简介

JPods有限责任公司成立于2006年，位于美国加利福尼亚州。

公司旨在定义、专利注册并执行在通勤旅行范围内安全、舒适、便捷、高能效的即时个人及货物运输系统。

JPods项目的发展始于1999年，当时公司创始人比尔詹姆斯开始设计并着手建造该系统，最初于2000年注册了专利，在此期间，比尔詹姆斯开始在全球进行推广及宣传。

1.2JPods系统概述

Jpods系统是通过悬挂在轨道上运行的，小型电动马达驱动的车辆来实现，类似于一个水平的电梯网络或者缆车系统。

该系统所有动力均来自太阳能，通过安装在轨道顶上的太阳能集能板，每天可以收集到一辆车行驶5000-12000英里的电力，比轿车、地铁、火车或公共汽车低85%的能源消耗，并能做到零排放、无噪音、更安全。

Jpods系统形成网络后，乘客只需要将目的地输入计算机，便不需要任何进一步的人工操纵，每个Jpods车辆可由车载电脑通过网络电脑与附近的其它Jpods车辆、轨道开关和车站进行沟通，有效地指导车辆到达目的地。

Jpods系统有两个形式可供选择（每个形式又有多种设计方案）：

标准型轨道系统，是按照交通运输需求和其所经社区美观而设计的固定轨道系统；救援型轨道系统，是为特殊事件和自然灾害而临时使用的系统。

在实际应用中可以先在某一区域搭建救援轨道来测试需求和路线，然后转为标准固定轨道。

Jpods系统从本质上是属于城市公共交通的范畴，从交通工程学上分析，该系统的主要技术经济特征如下表：

表1Jpods系统主要交通工程技术经济特征

技术特征

Jpods系统

理论单向客运能力（万人次/h）

0.48（初期3秒车头时距）—14.4（远期0.1秒车头时距）

平均运送速度（km/h）

5—65

发车频率（车次/h）

1200—36000

载客量（人/车）

1—5

2、JPods系统技术特征

2.1能源系统

Jpods系统的供电方式是以太阳能为主、普通电源为辅，主要通过安装在悬轨上2米宽的太阳能采集板进行太阳能收集。

同时，JPods网络可通过消除反复启动-刹车和90%的无用重量（相对于轿车）将每位乘客运送1公里的能耗从645瓦时降低到80瓦时（该数据基于美国的每辆JPods车舱载客1.57人的统计数

图1太阳能采集板

据计算而得）。

低能耗使得天然能量的收集使用成为可能。

每公里悬轨顶部的采集板一天所收集的能量可供应一个车舱运行5000到12000公里（该数据按每平米100瓦，每天5小时午时光照，轨道宽度2米计算，即每天每公里约1百万瓦时）。

网络越大，该系统太阳能收集能力越强。

但是，该网络同时也存在一定问题，例如：

在市中心和有遮盖地区，阳光可覆盖区减少；太阳采集板使用量大，其生产能力是个问题。

2.2运输能力

一个Jpods走廊的运能主要由轨道线路数及单条轨道的运能决定。

类似于普通道路，一个走廊上的轨道线路数受到用地、空间等方面因素的影响，因此，描述一个轨道交通系统的运能通常是指单条轨道线路单方向的运力水平。

Jpods系统一条线路的运输能力从两方面考虑，一个是线路通行能力一个是车站发送接受能力。

Jpods系统线路初期按车头间隔3秒钟，每车4个座位计算，每小时每个轨道可运送4800位乘客（0.48万人次/h，在今后如果技术逐渐成熟，车头间距在密集区域内可以降低到0.1秒以下，即达到14.4万人次/h；另外，一个50个车位的JPods车站每分钟可运输500—800位乘客（3万人次/h—4.8万人次/h）。

由于JPods系统车站可设置车站专用线，车辆可跨站运行，因此理论上，JPods系统线路的单向断面流量可达到14.4万人次/h。

以上数据是在不考虑车辆排队、加速、减速等等因素下的理想状况，但在实际运输中线路运行是由多方面条件决定，受多种因素影响，由于目前JPods系统尚未在任何地方长期实际应用，因此无法就多种约束条件下系统的实际运输能力进行客观预测。

2.3线路及轨道

Jpods轨道系统主要包括支柱和桁架，桁架跨度通常30—40米，当需要更大的跨度时可使用悬挂钢缆。

轨道悬挂JPods高度大于大货柜拖车，轨道底部离地7米（23英尺），通常可以根据具体需要降低或升高。

轨道设计标准是：

可抗时速为145公里的强风；每平方米可承受244公斤的积雪；每间隔7.62米可悬挂800公斤JPods车舱；承受零下40摄氏度到零上50摄氏度的极端环境；最小转弯半径：

当Jpod以每秒11.4米（每小时25英里）运动，倾斜度为10度，轨道中心弧度半径为72.3米（237英尺），在低速运行时，转弯半径可低至1.1米。

图2Jpods轨道系统示意

驱动转向架是在如图3所示的一个空心悬轨中运动，这使得转向变得简单并能防止车舱在强风或地震这样的极端条件下脱轨。

悬轨下方可悬挂约220公斤重的车舱，同时可携带500公斤的有效载荷（共720公斤）。

图3驱动转向架

2.4车站

Jpods系统的车站目前是由印第安纳波利斯蓝弧工程公司设计，每个车站具有多个装卸位，下图为简化示意图。

图4Jpods系统的简易车站

JPods车站根据卸载点的数量不同规模也不同，3个卸载点的车站须13米长，6米宽，高容量车站，比如在火车站，将包含10-50个卸载点，每个1.4米宽。

车站根据所需的卸载速度和可用地来调整设计。

JPods车站可以简单到只是一根柱子，也可以是一个可以在一分钟内运载4000到8000人的由40个卸载台组成的10个站台群的复杂结构。

这是按照每个乘客上车需要6秒钟，每辆车进站离开4秒钟，每辆车3个乘客，有400辆车来计算的。

一般车站的设置可通过专用车站线与正线分离，使进站车与跨站车相分离，以避免车辆上下客对正常交通流的阻碍。

另外，车站内可通过类似飞机场停机位的若干个斜插式停靠位，前后车辆可自由进出车站，而不用排队出站，车站线路设置如图所示。

图5Jpods系统标准车站线路设置

2.5车辆及其运行

JPods车辆最大长度2.4米，限宽1.2米，载客量为1—4人，自身重量不超过220公斤。

车型包括小型客车,货车，垃圾车，医用车，工具车，废物车，农用车等等，外观可针对不同地域环境和文化的需求进行设计。

图6Jpods车辆结构示意

JPods车辆的加速性能可达到1.47m/s2，0到65公里最高速度加速时间为12.3秒。

JPods车辆最初速度将限制在每秒11.2米，安装在车上的马达最快可以保持每秒18米的速度（每小时65公里）。

对于行驶中的两辆JPods车辆最小安全距离：

按最轻的重量的Jpods车辆（193公斤）计算，最小间距可为16.5米，更重的Jpods车辆必须增大间距以保证刹车安全。

该数据按现有标准计算，在更有经验之后，如果桁架强度允许，该距离可以降低。

另外，Jpods车舱需保证两侧0.2米内范围内无障碍物，待有经验后该距离可降低。

2.6系统建设及运营成本

由于使用太阳能和悬挂方式运营的Jpods在世界其他地方尚未运用，所以尚无经验可总结，以下仅为成本估算。

在美国建设成本为600万美元/公里，如果昆明使用本土化的太阳能板及人力资源成本报价不明确，无法进行准确概算，但Jpods方表示希望建设成本控制在1500—2000万人民币/公里左右。

运营和维护——使用太阳能，节省昂贵的汽油或电力成本。

根据测算，每车每英里（1英里等于1.6公里）运营成本估计为第1阶段0.81美元，第2阶段及之后0.18美元。

有效载荷能力达4人及/或1200磅货物。

3、JPods系统在其它地区的应用

JPods系统交通技术从美国引进，属于个人快速公交（PRT）系统，美国对该系统的规划应用，早期以运载机场航站大厦至登机地区或在娱乐园内环绕载客为主，相当于轨道式缆车的角色。

目前唯一运营中的PRT系统位于美国西弗吉尼亚州摩根敦，而中国国内尚无实际运营的先例。

图7美国西弗吉尼亚州摩根敦PRT系统

美国西弗吉尼亚州摩根敦市的PRT系统是在1975年建成，跨越摩根敦市区、西弗吉尼亚大学校园等地，波音公司当时在摩根敦建造了一根8公里长的导轨，并配备了有21个座位的车厢，导轨穿过陡峭的峡谷，将原先需要用16辆穿梭大巴联系的校区连接起来，其运行方式很灵活，既可以不间断的循环运行，也可以严格按照时间表。

摩根敦市的PRT系统主要是为大学城服务，学生、教师等都可以乘坐，每天运送1.5万人次乘客，平均出行距离约为2.3千米。

该系统的运行是根据大学的教学时间而调整：

每年春季和秋季学期的周一到周五，从早上6点30分开始运营，到上午10点15结束，下午停运，保证了学生上课不迟到，但夏季学期的运营时间会延长到整个白天，从早上6点30分到晚上18点30分。

每周六则是上午9点到晚上17点。

美国西弗吉尼亚州摩根敦市的PRT系统与标准的JPods系统仍然具有巨大的差异，主要包括以下三个方面：

1、摩根敦市的PRT系统是座轨，即车辆在轨道上方运行，而JPods系统的车辆是悬挂在轨道下方运行的；

2、摩根敦市的PRT系统是在1975年开始建造的，在当时的条件下进行设计，与30年后的今天已存在较大差距；

3、摩根敦市的PRT系统是使用传统电力驱动，而非JPods系统的以太阳能为主。

虽然如此，但是摩根敦市的PRT系统的建设、运营等方面仍然对JPods系统具有一定的借鉴意义。

4、JPods系统特点

JPods系统是城市交