西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)制式比選

王家樂(lè)

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，710043，西安//高級(jí)工程師)

機(jī)場(chǎng)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)是機(jī)場(chǎng)與軌道交通融合的產(chǎn)物，兼具機(jī)場(chǎng)和軌道交通的屬性。根據(jù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，機(jī)場(chǎng)年吞吐量達(dá)到1 000萬(wàn)人次以上即產(chǎn)生對(duì)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)的需求[1]。截至2017年，我國(guó)共有32座機(jī)場(chǎng)年吞吐量達(dá)到1 000萬(wàn)人次以上[2]，還有8～10座機(jī)場(chǎng)即將達(dá)到千萬(wàn)級(jí)。目前，國(guó)內(nèi)投入運(yùn)營(yíng)的機(jī)場(chǎng)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)僅有北京首都機(jī)場(chǎng)、香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)、臺(tái)北桃園機(jī)場(chǎng)。相關(guān)項(xiàng)目的決策、建設(shè)及運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)匱乏。規(guī)劃及在建的十多個(gè)機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)均面臨制式選擇的問(wèn)題。本文以西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)為例，對(duì)全地下機(jī)場(chǎng)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)的制式選擇問(wèn)題進(jìn)行深入剖析，以期為相關(guān)規(guī)劃與建設(shè)提供借鑒。

西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)為聯(lián)系T5航站樓同2座衛(wèi)星廳的空側(cè)客運(yùn)通道，全長(zhǎng)2.2 km，均為地下線，設(shè)3座車站、1座全地下車輛段(見圖1)。

圖1 西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)示意圖

1 國(guó)內(nèi)外機(jī)場(chǎng)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)制式概況

目前世界上已投入使用的機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)有40多條，所采用制式主要有膠輪、纜車、單軌及鋼輪鋼軌等[1]。其中,膠輪系統(tǒng)在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位。已運(yùn)營(yíng)的機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)制式占比見表1。

表1 國(guó)內(nèi)外已運(yùn)營(yíng)機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)的各類制式占比

國(guó)內(nèi)在建及規(guī)劃的機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)中，上海浦東機(jī)場(chǎng)采用鋼輪鋼軌A型車，上海虹橋機(jī)場(chǎng)、重慶江北機(jī)場(chǎng)、成都天府機(jī)場(chǎng)、武漢天河機(jī)場(chǎng)等則采用膠輪導(dǎo)軌的自動(dòng)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)，昆明長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)、沈陽(yáng)桃仙機(jī)場(chǎng)、鄭州新鄭機(jī)場(chǎng)及西安咸陽(yáng)機(jī)場(chǎng)等仍處于研究論證過(guò)程中。國(guó)內(nèi)外機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)制式特征明顯。(本文中膠輪導(dǎo)軌的自動(dòng)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)簡(jiǎn)為APM)

1.1 國(guó)外以APM為主，其他制式為輔

APM編組靈活、技術(shù)成熟、運(yùn)維簡(jiǎn)單，占據(jù)了機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)70%左右的市場(chǎng)。其原因主要在于精準(zhǔn)契合了軌道交通與機(jī)場(chǎng)客流的特點(diǎn)，將2套系統(tǒng)有機(jī)融合，相互促進(jìn)，有效解決了機(jī)場(chǎng)客流疏散問(wèn)題。

1.2 國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)鋼輪鋼軌及APM兼有

國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)目前大多處于規(guī)劃和論證階段。鋼輪鋼軌體系的成熟可靠與APM的小、快、靈技術(shù)優(yōu)勢(shì)各有千秋。2種體系都有一定市場(chǎng)。

1.3 制式的選取偏市場(chǎng)而輕需求

國(guó)際上，APM在機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛，對(duì)后續(xù)機(jī)場(chǎng)的制式選擇具有明顯的示范效應(yīng)。

在國(guó)內(nèi)，鋼輪鋼軌應(yīng)用相對(duì)較多。這種趨勢(shì)同樣也影響了部分機(jī)場(chǎng)的規(guī)劃理念。

由于捷運(yùn)系統(tǒng)在機(jī)場(chǎng)總體規(guī)劃與建設(shè)中占比較小，決策者對(duì)捷運(yùn)系統(tǒng)制式的選定容易受市場(chǎng)干擾，進(jìn)而偏離了本身的客流需求。

2 主流系統(tǒng)制式的技術(shù)特征

鋼輪鋼軌、磁浮及膠輪等3個(gè)主流制式的基本特征見表2。

磁浮制式的列車運(yùn)行速度高(中低速磁浮列車最高運(yùn)行速度為100～160 km/h，高速磁浮不小于200 km/h)、能耗大、技術(shù)復(fù)雜、運(yùn)維成本高，適用于長(zhǎng)距離、大站距的市域線路。而機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)線路普遍較短，難以發(fā)揮磁浮制式速度高的優(yōu)勢(shì)，故一般不予推薦。

表2 機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)主流制式基本特征匯總表[3,4]

鋼輪鋼軌制式中，地鐵A、B型車應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟、運(yùn)能大、性價(jià)比高，可作為備選制式。

膠輪制式中，跨坐式單軌及懸掛式空軌等單軌線路列車均依托軌道梁運(yùn)行，更適合于高架線；APM系統(tǒng)隧道斷面與傳統(tǒng)A、B型車差異不大，且具有小、快、靈的特點(diǎn)，也可作為備選制式。

結(jié)合機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)的特點(diǎn)及各種典型制式的適應(yīng)性，本文重點(diǎn)以B型車為代表的鋼輪鋼輪制式和以龐巴迪為代表的APM制式進(jìn)行深入比選。

3 主要比選內(nèi)容及指標(biāo)

3.1 車輛編組

3.1.1 站立標(biāo)準(zhǔn)

一般的城市軌道交通以通勤為主，故舒適度要求相對(duì)較低，其站立標(biāo)準(zhǔn)一般選取5～6人/m2[5]。

IATA(國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì))《機(jī)場(chǎng)航站樓參考手冊(cè)》建議樞紐型機(jī)場(chǎng)服務(wù)水平應(yīng)達(dá)到B～C級(jí)，最低人均站立面積標(biāo)準(zhǔn)為1人/m2[6]；MH/T 5104—2006《民用機(jī)場(chǎng)服務(wù)質(zhì)量》規(guī)定擁擠概率及程度最高的邊防檢查區(qū)域最低人均站立面積標(biāo)準(zhǔn)為1.67人/m2[7]。因此，國(guó)內(nèi)外機(jī)場(chǎng)站立標(biāo)準(zhǔn)基本控制在2人/m2以下。

考慮到機(jī)場(chǎng)部分客流攜帶大件行李出行的需求，為保證更高的乘坐舒適度，捷運(yùn)系統(tǒng)站立標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適當(dāng)高于一般城市軌道交通。目前,北京首都機(jī)場(chǎng)及深圳寶安機(jī)場(chǎng)的捷運(yùn)系統(tǒng)均采用3人/m2站立標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)站立標(biāo)準(zhǔn)可采用3人/m2。

3.1.2 編組方案

西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)遠(yuǎn)期高峰小時(shí)最大斷面客流為8 495人次/h，以3人/m2的站立標(biāo)準(zhǔn)核算，APM 4輛編組、B型車3輛編組均可滿足客流需求。相關(guān)的運(yùn)輸能力如表3所示。

表3 APM與B型車客流適應(yīng)性分析表

3.2 運(yùn)營(yíng)適應(yīng)性

3.2.1 對(duì)機(jī)場(chǎng)客流獨(dú)特需求的響應(yīng)

機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)服務(wù)于機(jī)場(chǎng)客流，其客流特征與城市軌道交通差異較大,具體如下:

(1) 全天候。由于全球航空網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的需要，以及進(jìn)出港航班的延誤，機(jī)場(chǎng)全天24 h均有到發(fā)旅客。

(2) 隨機(jī)性。影響航班準(zhǔn)點(diǎn)率的因素比較復(fù)雜。天氣狀況、空中交通管制、機(jī)械故障及旅客等原因均會(huì)導(dǎo)致航班延誤，故其客流具有一定的隨機(jī)性。

(3) 不均衡性。機(jī)場(chǎng)客流不均衡性較為明顯，其客流高峰值與低谷值交替出現(xiàn)[8]。

(4) 集中性。受多種偶然因素的疊加影響，機(jī)場(chǎng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)多個(gè)航班同時(shí)到達(dá)的情況。客流常短時(shí)間高度聚集，體現(xiàn)出較高的集中性。

3.2.2 捷運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)

機(jī)場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)要求及客流特征決定了捷運(yùn)系統(tǒng)有其獨(dú)有的運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)。

(1) 全天性。捷運(yùn)系統(tǒng)應(yīng)具備滿足全天候運(yùn)行的保障能力。

(2) 季節(jié)性。捷運(yùn)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)全年不同季節(jié)航班排布情況，靈活調(diào)整運(yùn)營(yíng)組織方案，以充分適應(yīng)高峰時(shí)段及客流量的變化。

(3) 可靠性。捷運(yùn)系統(tǒng)雖然自成體系，但作為機(jī)場(chǎng)業(yè)務(wù)鏈上不可缺少的一環(huán)，若其發(fā)生故障必然會(huì)影響到旅客的出行和整個(gè)機(jī)場(chǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可靠性要求較高。

(4) 舒適性。機(jī)場(chǎng)的服務(wù)水平，主要體現(xiàn)在“時(shí)間”與“空間”兩方面。捷運(yùn)系統(tǒng)應(yīng)滿足不同客流流程的時(shí)間目標(biāo)要求，同時(shí)提高舒適度，避免乘客產(chǎn)生“擠地鐵”的不良體驗(yàn)。

(5) 非營(yíng)利性。捷運(yùn)系統(tǒng)為機(jī)場(chǎng)內(nèi)部公共服務(wù)設(shè)施，其經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在對(duì)機(jī)場(chǎng)服務(wù)品質(zhì)的提升上。

3.3 投資對(duì)比

從APM 4輛編組與B型車3輛編組控制規(guī)模來(lái)看，B型車的土建投資明顯高于APM，而APM的車輛購(gòu)置費(fèi)則高于B型車(見表4)。綜合對(duì)比，西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)項(xiàng)目中，采用B型車制式的投資較APM制式高1.58億元左右。

3.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)比分析

在兼顧機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)需求與軌道交通特性的基礎(chǔ)上，遵循“客觀性和可比性并重”的原則，提煉出制式評(píng)價(jià)的核心指標(biāo)體系，并進(jìn)行比選(見表5)。

從表5可以看出，APM在運(yùn)營(yíng)可靠性與靈活性、環(huán)境友好性、乘坐舒適性、便捷性、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等方面的優(yōu)勢(shì)較為明顯。

表4 采用APM制式與B型車制式投資對(duì)比分析表 萬(wàn)元

表5 評(píng)價(jià)指標(biāo)及比選匯總表

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)而言，各種制式均有其適用環(huán)境，應(yīng)考慮需求、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及管理等多方面因素，不能一概而論[10]。本文結(jié)合西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)的研究實(shí)例，在系統(tǒng)總結(jié)機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)制式現(xiàn)狀及存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，分析了典型主流制式的特點(diǎn)，提出地下捷運(yùn)系統(tǒng)應(yīng)以APM與B型車作為典型制式，構(gòu)建了制式比較評(píng)價(jià)體系，并進(jìn)行了對(duì)比分析。總結(jié)出如下幾點(diǎn)體會(huì)。

(1) 制式選取應(yīng)堅(jiān)持以運(yùn)營(yíng)及客流需求為導(dǎo)向。決策者在鋼輪鋼軌和APM之間搖擺不定的一個(gè)重要原因是過(guò)于看重市場(chǎng)導(dǎo)向，忽視了運(yùn)營(yíng)及客流需求。鋼輪鋼軌固然成熟，而APM也是傳統(tǒng)制式，且更符合機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)和客流需求。

(2) APM在運(yùn)營(yíng)靈活性及可靠性等方面優(yōu)勢(shì)明顯。APM車輛以其靈活的編組、成熟的無(wú)人駕駛技術(shù)、良好的環(huán)保性及舒適性，較B型車可更充分地適應(yīng)機(jī)場(chǎng)客流特征及運(yùn)營(yíng)組織需求，提供更高的系統(tǒng)安全性及可靠性，保證捷運(yùn)系統(tǒng)全天24 h不間斷運(yùn)營(yíng)。

(3) 系統(tǒng)規(guī)模及土建投資需結(jié)合具體項(xiàng)目分析。不同的機(jī)場(chǎng)、不同的捷運(yùn)系統(tǒng)規(guī)劃，其客流來(lái)源及流線各有不同，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模也有所差異。從西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)案例來(lái)看，高峰小時(shí)單向客流量在0.9萬(wàn)人次的量級(jí)以內(nèi)，故APM較B型車綜合優(yōu)勢(shì)明顯。面對(duì)更高客流量級(jí)的需求，一定程度上有利于A、B型車發(fā)揮大運(yùn)量的特點(diǎn)，但其運(yùn)營(yíng)靈活性方面的不足仍需做進(jìn)一步比選研究。