西安咸陽國際機場旅客捷運系統制式比選

王家樂

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司，710043，西安//高級工程師)

機場旅客捷運系統是機場與軌道交通融合的產物，兼具機場和軌道交通的屬性。根據國內外發展經驗，機場年吞吐量達到1 000萬人次以上即產生對旅客捷運系統的需求[1]。截至2017年，我國共有32座機場年吞吐量達到1 000萬人次以上[2]，還有8～10座機場即將達到千萬級。目前，國內投入運營的機場旅客捷運系統僅有北京首都機場、香港國際機場、臺北桃園機場。相關項目的決策、建設及運營經驗相對匱乏。規劃及在建的十多個機場捷運系統均面臨制式選擇的問題。本文以西安咸陽國際機場捷運系統為例，對全地下機場旅客捷運系統的制式選擇問題進行深入剖析，以期為相關規劃與建設提供借鑒。

西安咸陽國際機場捷運系統為聯系T5航站樓同2座衛星廳的空側客運通道，全長2.2 km，均為地下線，設3座車站、1座全地下車輛段(見圖1)。

圖1 西安咸陽國際機場捷運系統示意圖

1 國內外機場旅客捷運系統制式概況

目前世界上已投入使用的機場捷運系統有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,膠輪系統在市場上占主導地位。已運營的機場捷運系統制式占比見表1。

表1 國內外已運營機場捷運系統的各類制式占比

國內在建及規劃的機場捷運系統中，上海浦東機場采用鋼輪鋼軌A型車，上海虹橋機場、重慶江北機場、成都天府機場、武漢天河機場等則采用膠輪導軌的自動旅客捷運系統，昆明長水機場、沈陽桃仙機場、鄭州新鄭機場及西安咸陽機場等仍處于研究論證過程中。國內外機場捷運系統制式特征明顯。(本文中膠輪導軌的自動旅客捷運系統簡為APM)

1.1 國外以APM為主，其他制式為輔

APM編組靈活、技術成熟、運維簡單，占據了機場捷運系統70%左右的市場。其原因主要在于精準契合了軌道交通與機場客流的特點，將2套系統有機融合，相互促進，有效解決了機場客流疏散問題。

1.2 國內機場鋼輪鋼軌及APM兼有

國內機場捷運系統目前大多處于規劃和論證階段。鋼輪鋼軌體系的成熟可靠與APM的小、快、靈技術優勢各有千秋。2種體系都有一定市場。

1.3 制式的選取偏市場而輕需求

國際上，APM在機場捷運系統中應用較為廣泛，對后續機場的制式選擇具有明顯的示范效應。

在國內，鋼輪鋼軌應用相對較多。這種趨勢同樣也影響了部分機場的規劃理念。

由于捷運系統在機場總體規劃與建設中占比較小，決策者對捷運系統制式的選定容易受市場干擾，進而偏離了本身的客流需求。

2 主流系統制式的技術特征

鋼輪鋼軌、磁浮及膠輪等3個主流制式的基本特征見表2。

磁浮制式的列車運行速度高(中低速磁浮列車最高運行速度為100～160 km/h，高速磁浮不小于200 km/h)、能耗大、技術復雜、運維成本高，適用于長距離、大站距的市域線路。而機場捷運系統線路普遍較短，難以發揮磁浮制式速度高的優勢，故一般不予推薦。

表2 機場捷運系統主流制式基本特征匯總表[3,4]

鋼輪鋼軌制式中，地鐵A、B型車應用廣泛、技術成熟、運能大、性價比高，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行，更適合于高架線；APM系統隧道斷面與傳統A、B型車差異不大，且具有小、快、靈的特點，也可作為備選制式。

結合機場捷運系統的特點及各種典型制式的適應性，本文重點以B型車為代表的鋼輪鋼輪制式和以龐巴迪為代表的APM制式進行深入比選。

3 主要比選內容及指標

3.1 車輛編組

3.1.1 站立標準

一般的城市軌道交通以通勤為主，故舒適度要求相對較低，其站立標準一般選取5～6人/m2[5]。

IATA(國際航空運輸協會)《機場航站樓參考手冊》建議樞紐型機場服務水平應達到B～C級，最低人均站立面積標準為1人/m2[6]；MH/T 5104—2006《民用機場服務質量》規定擁擠概率及程度最高的邊防檢查區域最低人均站立面積標準為1.67人/m2[7]。因此，國內外機場站立標準基本控制在2人/m2以下。

考慮到機場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，捷運系統站立標準應適當高于一般城市軌道交通。目前,北京首都機場及深圳寶安機場的捷運系統均采用3人/m2站立標準。

綜上所述，西安咸陽國際機場捷運系統站立標準可采用3人/m2。

3.1.2 編組方案

西安咸陽國際機場捷運系統遠期高峰小時最大斷面客流為8 495人次/h，以3人/m2的站立標準核算，APM 4輛編組、B型車3輛編組均可滿足客流需求。相關的運輸能力如表3所示。

表3 APM與B型車客流適應性分析表

3.2 運營適應性

3.2.1 對機場客流獨特需求的響應

機場捷運系統服務于機場客流，其客流特征與城市軌道交通差異較大,具體如下:

(1) 全天候。由于全球航空網絡運行的需要，以及進出港航班的延誤，機場全天24 h均有到發旅客。

(2) 隨機性。影響航班準點率的因素比較復雜。天氣狀況、空中交通管制、機械故障及旅客等原因均會導致航班延誤，故其客流具有一定的隨機性。

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

(4) 集中性。受多種偶然因素的疊加影響，機場經常會出現多個航班同時到達的情況。客流常短時間高度聚集，體現出較高的集中性。

3.2.2 捷運系統運營特點

機場的運營要求及客流特征決定了捷運系統有其獨有的運營特點。

(1) 全天性。捷運系統應具備滿足全天候運行的保障能力。

(2) 季節性。捷運系統應根據全年不同季節航班排布情況，靈活調整運營組織方案，以充分適應高峰時段及客流量的變化。

(3) 可靠性。捷運系統雖然自成體系，但作為機場業務鏈上不可缺少的一環，若其發生故障必然會影響到旅客的出行和整個機場的正常運轉，可靠性要求較高。

(4) 舒適性。機場的服務水平，主要體現在“時間”與“空間”兩方面。捷運系統應滿足不同客流流程的時間目標要求，同時提高舒適度，避免乘客產生“擠地鐵”的不良體驗。

(5) 非營利性。捷運系統為機場內部公共服務設施，其經濟效益主要體現在對機場服務品質的提升上。

3.3 投資對比

從APM 4輛編組與B型車3輛編組控制規模來看，B型車的土建投資明顯高于APM，而APM的車輛購置費則高于B型車(見表4)。綜合對比，西安咸陽國際機場捷運項目中，采用B型車制式的投資較APM制式高1.58億元左右。

3.4 評價指標對比分析

在兼顧機場運營需求與軌道交通特性的基礎上，遵循“客觀性和可比性并重”的原則，提煉出制式評價的核心指標體系，并進行比選(見表5)。

從表5可以看出，APM在運營可靠性與靈活性、環境友好性、乘坐舒適性、便捷性、運營維護等方面的優勢較為明顯。

表4 采用APM制式與B型車制式投資對比分析表 萬元

表5 評價指標及比選匯總表

4 結語

對于機場捷運系統而言，各種制式均有其適用環境，應考慮需求、技術、經濟及管理等多方面因素，不能一概而論[10]。本文結合西安咸陽國際機場旅客捷運系統的研究實例，在系統總結機場捷運系統制式現狀及存在問題的基礎上，分析了典型主流制式的特點，提出地下捷運系統應以APM與B型車作為典型制式，構建了制式比較評價體系，并進行了對比分析。總結出如下幾點體會。

(1) 制式選取應堅持以運營及客流需求為導向。決策者在鋼輪鋼軌和APM之間搖擺不定的一個重要原因是過于看重市場導向，忽視了運營及客流需求。鋼輪鋼軌固然成熟，而APM也是傳統制式，且更符合機場運營特點和客流需求。

(2) APM在運營靈活性及可靠性等方面優勢明顯。APM車輛以其靈活的編組、成熟的無人駕駛技術、良好的環保性及舒適性，較B型車可更充分地適應機場客流特征及運營組織需求，提供更高的系統安全性及可靠性，保證捷運系統全天24 h不間斷運營。

(3) 系統規模及土建投資需結合具體項目分析。不同的機場、不同的捷運系統規劃，其客流來源及流線各有不同，其系統設計規模也有所差異。從西安咸陽國際機場案例來看，高峰小時單向客流量在0.9萬人次的量級以內，故APM較B型車綜合優勢明顯。面對更高客流量級的需求，一定程度上有利于A、B型車發揮大運量的特點，但其運營靈活性方面的不足仍需做進一步比選研究。