機場捷運系統制式比選研究

包亞敏　杜磊

【摘 要】本文對機場捷運系統可以采用的制式進行了分類和比較，并從現狀和趨勢展望兩個角度對機場捷運采用的制式進行適用性分析，通過浦東機場和深圳機場的案例說明了機場捷運系統制式比選工作的必要性，并指出比選的時機。

【關鍵詞】系統制式；制式比選；適用性

0 引言

機場捷運系統的制式，與其所有土建設施和運輸組織都直接相關，因此，在機場捷運系統規劃設計的早期，需要進行系統制式及比選，包括系統制式比較和車型選擇兩部分內容。

1 系統制式及車輛類型

通常意義上來說，機場捷運系統的制式包括膠輪制式、鋼輪制式、單軌制式等，每一種制式中又有各種不同車型。

1.1 制式分類

從目前民航機場已經采用的捷運系統制式來看，主要分為五個大類（見圖1），包括膠輪制式、鋼輪制式、單軌制式、纜索制式和低速磁浮制式。

1）膠輪制式

該制式車輛的膠輪具有較強粘附能力，從而在加減速上性能較優，在轉彎半徑小、高架橋、隧道和對坡度要求高的地形限制條件下，可以最小化工程成本，優化線路集成。

在性能上，膠輪制式車輛運行速度不高，一般為50～70km/h，膠輪在冰雪天氣下很快就會喪失高牽引力的優勢；輪胎的損耗速度較快，更換頻率高，膠輪技術的低普及率導致安裝及保養費用較高；膠輪制式標準不統一，膠輪軌道系統不像鋼輪系統已確立標準軌距，具有符合國際標準要求的規格，研制膠輪系統的不同廠商都各自具有互不兼容的專利規格，導致了顧客在決定變更膠輪系統的供應廠商時，要完全重置整個系統的設備。

近些年，膠輪系統在國內已經有了一些實際應用的工程案例。北京首都國際機場捷運系統、廣州珠江新城旅客自動輸送系統、香港國際機場捷運系統都已建成并投入使用。2014年南京浦鎮車輛廠與龐巴迪公司成立了國內合資工廠，生產膠輪車和跨坐式單軌車。

膠輪制式車型參數見表1。

2）鋼輪制式

隨著國內城市軌道交通系統的多年發展，我國相關鋼輪制式的研發制造裝備應用水平已達到國際水平。鋼輪制式車輛的車廂寬敞，能適應中大運量的旅客需求。與膠輪制式相比，鋼輪制式選線要求高，振動噪聲略大。但是，其具有成熟的標準及規范，相關技術應用廣，市場普及率較高，國內地鐵和有軌電車發展迅速，有充分的市場競爭環境。此外鋼輪制式一般采用獨立路權和地下線路，節約土地；噪聲和周邊干擾少，節約能源。

2009-2015年，在全國25個城市將建成總長2 495km的87條軌道交通線路）。國內多家軌道交通車輛制造企業均具有車輛研發、生產和維護的相關能力。國內24個機場年旅客吞吐量達1000萬人次以上的城市中，其中17個城市已有鋼輪制式軌道交通系統運營，4個城市的軌道系統在建。可見，鋼輪制式在國內主要大中城市的普及率很高。

鋼輪制式車型參數見表2

3）單軌制式

單軌制式系統所需的寬度主要是車輛的寬度決定的，系統多采用高架線路，地面只需建造橋墩，因此，單軌制式的車輛節約土地，占地面積小。此外，膠輪在軌道上走行，噪聲較小，且爬坡能力較強。由于跨座式單軌采用包圍方式，較不容易出軌。系統造價和維修價格相對較低，但需要建設專用軌道。如果出現緊急情況，在高架線路上的乘客逃生比較復雜。目前，單軌制式的軌道還沒有統一的標準。

近年來，單軌系統在國內已經有了一些實際應用的工程案例，例如重慶市的軌道交通2號線和3號線兩條跨座式單軌系統（見圖2）、為曲江新區旅游配套項目修建的西安市曲江旅游單軌線、深圳市的華僑城內的歡樂干線（見圖3），目前都已建成投入運營。

目前，國內暫無纜索制式應用案例。該制式在國外應用也相對較少，比較適應于點對點的，距離較短的較低運量和服務間隔要求的捷運系統。

5）低速磁浮制式

國內對低速磁浮技術的研究持續了多年時間，目前已有工程案例進入實施階段。國內低速磁浮列車具有工程化應用推廣條件的代表技術分別掌握在同濟大學磁浮中心/上海電氣集團、國防科技大學/南車株洲電力機車有限公司、北控集團/唐山機車車輛廠，另外還有西南交通大學等科研機構擁有試驗線。

國內應用案例有北京市規劃的S1線、深圳市規劃的8號線，以及連接長沙黃花機場與高鐵長沙南站的低速磁浮系統（目前工程在建中），如圖4所示。

2.2 制式適用性分析

1）現狀

從現狀來看，膠輪制式“一統機場”是有其歷史原因的。國外機場早期規劃階段并沒有考慮使用捷運系統，因此后期再建的空間條件就比較苛刻，只能選用對線路條件適應性較強的膠輪系統。鋼輪系統技術當時的技術水平尚難以滿足國外機場的高可靠性、高舒適性要求，也使膠輪系統在當時的技術環境下更具有比較優勢。

上述五種不同制式系統進行初步分析后，見表4。

2）趨勢展望

上述制式在我國的應用前景，主要是要考慮技術與對具體項目的適應性，更重要的是成本問題，若某一技術制式在國內應用前景有限，則會導致該種制式在國內應用成本降低可能性不大。

3 基于具體項目的系統制式比選

通過對不同車輛制式的介紹和分析可知，機場選擇哪種制式來做捷運系統，需要基于不同的項目來進行具體研究和比選。

3.1 比選的必要性與時機

正是因為不同的機場對捷運系統有不同的需求和存在不同的項目條件，所以引入車輛制式比選是十分必要的，主要表現在以下方面：

（1）根據需求確定運營方式，根據規劃條件和運營方式選定制式，同樣的需求和運營方式，就存在多種制式比選。

（2）各種制式都在發展，一種是針對性的，適應獨特需求；一種是普遍性的，適應多種需求。目前市場上系統制式，還沒有專門為捷運系統“量身打造”的；有些制式現在應用多些，還有些制式將來應用會越來越多。要注意的是，一個機場（或機場集團）最好采用同樣的系統制式和車型，否則不便于運營和維護。

（3）項目本身需求也會存在多樣化，運輸需求、運營管理都是多樣化，環境條件要素多元化。例如機場有地鐵進來，就可以規劃采用與其制式一樣的鋼輪系統。這樣規劃的好處就是建設和運營成本大大下降。機場自身不需再組建一套運營、維護隊伍。

（4）原來的選擇比較簡單，主要是考慮量的問題，現在要考慮的因素比較多，特別是全壽命周期成本、管理等問題均需要考慮。

進行制式比選的時機，一般須在機場規劃前期持續進行制式比選研究，主要可分為三個階段：

（1）在機場總體規劃階段，開展制式適應性專題研究，目標是為機場規劃及相關預留工程提出必要的控制性條件和要求。

（2）在項目申請/可研階段，開展制式選擇專題研究，目標是為項目確定制式種類。

（3）在初步設計階段，要確定車型和編組方案，為系統設計及后續車輛招標確定具體車型及相關技術需求。

3.2 比選分析工作

國內外機場在開展捷運系統研究時，均對車輛制式開展專門研究。車輛制式比選分析可以從以下兩方面逐步開展工作。

1）分析要素

車輛制式的分析要素至少要包括客運需求匹配、線路條件、可靠性、舒適性、車輛供貨及維護資源、經濟性（市場成熟度）等。對于經濟性，著重考慮建設成本、運營維護成本、項目所在地運維管理商的市場環境。

2）主要原則

（1）滿足功能需求是基本要求，在滿足客運需求的前提下，選擇經濟、實用、可靠、舒適且便于維護的制式；

（2）選擇成熟可靠產品是關鍵，堅持車輛技術具備國內規模產業和市場支撐的原則，及車輛標準化要求，選用技術成熟先進、備品來源和維修能力可靠、性價比合理的車輛。

（3）關注使用的便利性、經濟性是重中之重，由于捷運系統的規模較小，宜充分考慮運營維護的社會化、市場化因素。

案例 1 浦東機場捷運系統車輛制式比選

浦東機場總體規劃規劃階段對系統制式做了許多研究，最終在一期、二期工程實施時，保留了鋼輪、膠輪兩種制式實施的物理空間條件。之所以沒有考慮單軌制式、磁浮制式，主要是這兩項技術在國內發展應用情況尚不明朗。

浦東機場的捷運系統具有較好的線路條件，基本為直線，對轉彎、爬坡無特殊要求，同時機場管理當局對系統性能可靠、經濟實用（成本可接受）要求較高，而且非常關注運營維護市場的成熟度。結合上海軌道交通2號線已經接入浦東機場，及上海市軌道交通網絡的成熟現狀，通過制式類別、需求適應性、技術安全可靠性、舒適性、經濟性及運營保障可靠性等方面進行定性分析（見表6）。

案例 2 深圳機場捷運系統車輛制式比選

深圳寶安機場在總體規劃局部調整階段，啟動了捷運系統專題研究，通過協調當地的資源，建立明確的前期可研架構，優勢互補，為比選出最適宜的車輛制式提供依據。通過對制式類別、需求適應性、技術安全可靠性、舒適性、經濟性、運營保障可靠性及該項目對預留設施改造難度等方面進行綜合分析（見表7）。需要特別說明的是：深圳機場已經有軌道交通11號線貫穿航站區。

4 小結

對于機場捷運系統而言，其制式選擇應當根據具體項目情況分析，不能一概而論。各種制式都有其適用環境，包括需求、技術、經濟、管理等多方面因素。換而言之，捷運系統不應該是任何單一制式所能全覆蓋的，在開展系統制式分析時，要重點注意以下幾方面：

（1）在規劃和實施捷運系統過程中，系統制式比選是很重要的一項工作，一般要在規劃設計的早期開展，并在項目規劃、設計的不同階段持續進行。

（2）要選擇適應物理空間、使用需求、技術安全可靠、舒適、經濟且運營維護有保障的制式，同時也要充分考慮運營維護的社會化、市場化環境。例如就選用已進入機場的軌道交通制式，就能更好地發揮社會化、市場化的優勢。

（3）膠輪系統、單軌系統、纜索系統等仍屬于專有系統技術，每種系統均在不同的廠家設計和生產，尚無統一的標準。一些代表性膠輪制式車型都有2～3代的產品，自身也難以前后兼容。機場規劃發展有20年、30年、50年的期限，除了要預留捷運系統擴展和升級的物理空間，還要考慮技術前后延續性。當然隨著膠輪、單軌等專有系統制式逐步在國內實現生產制造，在國內市場的推廣應用逐步擴大，也會獲得應有的發展空間。

（4）制式比選中經濟性的因素，不僅包括建設（采購）成本，更重要的是包括運營維護成本。捷運系統一般不收費，長期的捷運系統運營投入將主要消耗機場獲得的利潤。因此，目前階段運營維護成本（也包括運營保障可靠性）因素，將是制式確定必須關注的重點問題。

（5）鋼輪系統（城軌）采用的是在國內比較成熟的市場化技術，其主要系統單元，如軌道、列車控制技術、道岔、車輛、牽引系統、信號系統等。由于設備的標準化使得產品普及率較高，大規模應用可以大幅降低系統后期使用成本，尤其是能在一個公開市場采用競爭方式招標采購。同時，國內大型機場中，基本都已引入或規劃引入了城市軌道交通，這也是捷運系統規劃和系統制式比選中十分重要的優勢條件。

相信隨著城市軌道交通在我國的快速發展和相關技術的進步，我國捷運系統將會更多的采用與其所在城市軌道交通制式一致的系統制式。

[責任編輯：朱麗娜]