成都天府國際機(jī)場自動(dòng)旅客運(yùn)輸系統(tǒng)線路方案研究

李 霖

(成都天府國際機(jī)場建設(shè)指揮部，641413，成都//工程師)

目前，成都市雙流機(jī)場承擔(dān)的客貨吞吐量已居全國第四，僅次于北京、上海、廣州。但是由于受規(guī)模制約，雙流機(jī)場的運(yùn)能已達(dá)到飽和，長期處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，亟需擴(kuò)建新機(jī)場。另一方面，成都市建設(shè)新機(jī)場也是國家戰(zhàn)略發(fā)展的需要。新機(jī)場將成為與北京、上海、廣州3個(gè)城市遙相呼應(yīng)、貫通南北、連接?xùn)|西的中國第四個(gè)國家級(jí)國際航空樞紐[1]。

2016年，國家發(fā)改委批復(fù)同意建設(shè)成都天府國際機(jī)場的可行性研究報(bào)告，按滿足2025年旅客吞吐量4 000萬人次、貨郵吞吐量70萬t、飛機(jī)起降量32萬架次的目標(biāo)設(shè)計(jì)，總投資718.64億元[2]。遠(yuǎn)期規(guī)劃擬建4座航站樓、6條跑道，可滿足9 000萬人次的年旅客吞吐量。

1 天府國際機(jī)場的總體布局與交通規(guī)劃

成都天府國際機(jī)場總體采用分散式航站樓布局，4座單元式航站樓如2只太陽神鳥，以2個(gè)獨(dú)立的候機(jī)樓形式手拉手連接,如圖1所示。

圖1 成都天府國際機(jī)場設(shè)計(jì)鳥瞰圖

成都天府國際機(jī)場的對(duì)外交通規(guī)劃中將構(gòu)建2個(gè)交通圈：一是以高速鐵路、城際鐵路、高速公路為依托的連接川南、川東、川北、川西等區(qū)域，半徑約200 km的城際交通圈；二是以成都市地鐵18號(hào)線、高速公路、城市快速路為依托，連接主城區(qū)、新城區(qū)及雙流機(jī)場的100 km輻射范圍的城市區(qū)域交通圈。

對(duì)于機(jī)場內(nèi)交通，規(guī)劃建設(shè)以航站樓為中心、服務(wù)空側(cè)、陸側(cè)客流的多層次綜合交通系統(tǒng)，包括機(jī)場線、出租車、社會(huì)車輛、擺渡車等高架為主的道路交通系統(tǒng)，以及串聯(lián)4個(gè)航站樓的自動(dòng)旅客運(yùn)輸(APM)系統(tǒng)、航站樓至停車場的個(gè)人快速運(yùn)輸(PRT)系統(tǒng)。天府國際機(jī)場的總體布局如圖2所示。

圖2 成都天府國際機(jī)場航站樓周邊交通總體布局

2 建設(shè)天府國際機(jī)場APM線的必要性

機(jī)場的交通需求一般分2個(gè)層次：城市中心與機(jī)場交通中心之間的通達(dá)需求，以及機(jī)場內(nèi)部交通中心、航站樓、衛(wèi)星廳、商業(yè)配套及停車場之間的交通接駁需求。本文主要研究機(jī)場內(nèi)的交通接駁需求，其客流組成以中轉(zhuǎn)旅客轉(zhuǎn)機(jī)需求為主。

機(jī)場旅客一般均有攜帶行李，且商務(wù)客流較多，對(duì)交通服務(wù)的要求也較高。因此，在旅客流線設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量做到短而直接，盡量少轉(zhuǎn)換樓層，減少旅客在航站樓內(nèi)的步行距離，以提高換乘的舒適度和安全性。航站樓內(nèi)最大步行距離宜為300 m，超過300 m時(shí)應(yīng)為旅客提供便利的機(jī)械輔助設(shè)施，而超過750 m時(shí)則宜規(guī)劃擺渡車或APM系統(tǒng)[3]。

如圖2所示，在成都天府國際機(jī)場項(xiàng)目中，對(duì)于北區(qū)(或南區(qū))航站樓內(nèi)部，即T1與T2(或T3與T4)之間的間距約560 m，尚可通過適當(dāng)?shù)牟叫胁⑤o以自動(dòng)步道予以解決。而南區(qū)航站樓與北區(qū)航站樓的間距約2 700 m，按自動(dòng)步道名義速度最大為0.75 m/s[4]計(jì)算，走完全程至少需要1 h。無論是從設(shè)備規(guī)模、乘客體驗(yàn)角度，還是通達(dá)時(shí)間的需求上分析，南區(qū)航站樓至北區(qū)航站樓間不適合設(shè)置如此長距離的自動(dòng)步道。

航站樓間中轉(zhuǎn)客流較高，預(yù)計(jì)遠(yuǎn)期高峰小時(shí)客流在5 000人左右。一般情況下，機(jī)場擺渡車的運(yùn)能為130人/車，載客量較小。為滿足高峰客流的運(yùn)輸需求，每小時(shí)需開行擺渡車約40趟，這將增加空側(cè)交通的復(fù)雜程度。而且，旅客需要到航站樓外乘車，步行距離增加。因此，無論是從運(yùn)能水平、服務(wù)水平還是運(yùn)輸組織難度上來看，擺渡車并不具備完全解決空側(cè)旅客交通的能力。

雖然成都地鐵18號(hào)線連通了南北航站樓，但18號(hào)線的功能定位是貫通市區(qū)與機(jī)場之間的快線，主要解決市區(qū)通勤和市區(qū)至機(jī)場點(diǎn)到點(diǎn)的陸側(cè)交通需求，不適合同時(shí)承擔(dān)本項(xiàng)目南北航站樓間的空側(cè)運(yùn)輸任務(wù)。

18號(hào)線遠(yuǎn)期高峰斷面為6萬人次/h，采用8輛編組地鐵，其能力與航站樓間的高峰小時(shí)客流3 000～5 000人次/h的差距懸殊，即便是局部開行小交路，其經(jīng)濟(jì)匹配性仍然較差。此外，18號(hào)線的平均站間距為7.2 km，選用了最高速度140 km/h、AC 25 kV接觸網(wǎng)供電的“改進(jìn)”A型車，若選擇小編組地鐵作為18號(hào)線的接駁線路，速度性能不能完全發(fā)揮，有“大牛拉小車”的缺陷。

APM小巧靈活，其興起即源于機(jī)場，并且是目前機(jī)場內(nèi)部軌道交通系統(tǒng)的首選。在全球吞吐量較大的機(jī)場，如亞特蘭大、達(dá)拉斯沃斯堡、華盛頓杜勒斯、法蘭克福、新加坡、香港、北京等32個(gè)機(jī)場，均建設(shè)了APM系統(tǒng)[5]。

在本項(xiàng)目中，若采用APM系統(tǒng)，可以利用其適應(yīng)最小22 m的平面曲線半徑特點(diǎn)，較好地串聯(lián)起4個(gè)航站樓；采用無人駕駛系統(tǒng)，可靠性高，滿足晝夜不間斷運(yùn)行；采用靈活編組列車，可滿足飛機(jī)晚點(diǎn)等情況下的突發(fā)客流運(yùn)輸要求，經(jīng)?！芭R時(shí)性”地開行不同編組的列車，服務(wù)效果好。

綜上，由于空陸側(cè)客流組織復(fù)雜，地鐵18號(hào)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與航站樓間運(yùn)輸服務(wù)的匹配度較差，機(jī)場對(duì)行車間隔服務(wù)水平要求高等因素，僅僅依靠自動(dòng)步道、擺渡車、地鐵18號(hào)線等并不能完全解決其運(yùn)輸需求，而APM系統(tǒng)與本項(xiàng)目的整體匹配較好，建設(shè)APM系統(tǒng)是必要且合適的。

3 天府國際機(jī)場APM線的建設(shè)規(guī)模

在本項(xiàng)目中，根據(jù)客流預(yù)測，遠(yuǎn)期4個(gè)航站樓之間的中轉(zhuǎn)旅客高峰小時(shí)達(dá)到3 000人/h以上，綜合考慮陸側(cè)客流和工作人員需求后，預(yù)計(jì)高峰小時(shí)客流在5 000人/h左右。

在近期(2021年)的規(guī)劃與建設(shè)中，T1、T2這2座航站樓已于2016年動(dòng)工。航站樓T1承擔(dān)部分國內(nèi)和全部國際航班，預(yù)計(jì)占天府國際機(jī)場總旅客吞吐量的45%；T2承擔(dān)部分國內(nèi)航班，其旅客吞吐量占天府國際機(jī)場旅客總吞吐量的55%。天府國際機(jī)場近期APM系統(tǒng)客流預(yù)測見表1。

表1 天府國際機(jī)場APM線高峰小時(shí)客流預(yù)測(近期)

根據(jù)表1，采用APM系統(tǒng)進(jìn)行中轉(zhuǎn)的高峰小時(shí)客流預(yù)計(jì)達(dá)636人/h。據(jù)成都雙流機(jī)場的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，2015年雙流機(jī)場T1、T2航站樓所有工作人員人數(shù)約2萬人?？紤]到天府國際機(jī)場近期T1、T2航站樓的設(shè)計(jì)旅客吞吐量(4 000萬人次)與雙流機(jī)場2015年實(shí)際吞吐量大致相當(dāng)，則天府機(jī)場開通運(yùn)營后所有工作人員總數(shù)也按2萬人進(jìn)行預(yù)估?？紤]天府機(jī)場T1、T2航站樓間工作人員的相互溝通，選用1%～2%的比例，即高峰小時(shí)有200～400人次/h的工作人員使用空側(cè)APM系統(tǒng)在2座航站樓之間進(jìn)行通勤轉(zhuǎn)運(yùn)。由于采用單元式航站樓的運(yùn)營模式，在運(yùn)營的初近期，預(yù)計(jì)旅客走錯(cuò)航站樓的情況將時(shí)有發(fā)生。這部分旅客也可通過陸側(cè)APM系統(tǒng)前往正確的航站樓?？紤]以上幾個(gè)要素，初近期APM線高峰小時(shí)實(shí)際使用人數(shù)預(yù)測約為1 000～1 100人次/h。2節(jié)編組的APM列車以每小時(shí)開行8列的發(fā)車頻次并按照3人/m2(即每節(jié)列車可77人)考慮,APM線的額定載客量能夠滿足運(yùn)輸需求。

由于近期建設(shè)僅涵蓋北部航站樓區(qū)域，根據(jù)天府國際機(jī)場總體設(shè)計(jì)，APM系統(tǒng)位于北區(qū)航站樓及陸側(cè)交通中心下方，且整條線路為地下線路，如在遠(yuǎn)期再進(jìn)行建設(shè)，難度較大。因此，近期除了建設(shè)北部航站樓區(qū)域外，同步實(shí)施該區(qū)域部分APM系統(tǒng)的土建工程。

4 天府國際機(jī)場APM線的選線規(guī)劃

根據(jù)天府機(jī)場航站樓總體規(guī)劃方案，對(duì)APM系統(tǒng)的線路總體方案進(jìn)行了研究，提出了“H形”方案和“C形”方案。

4. 1 “H形”方案

如圖3所示，“H形”方案在近期采用單線雙向拉風(fēng)箱方式聯(lián)接T1—T2航站樓，2個(gè)航站樓均在中庭花園(圖3圓圈處)設(shè)站，均采用“側(cè)式+島式”的3站臺(tái)模式，并預(yù)留遠(yuǎn)期線路擴(kuò)展容量和土建接口；遠(yuǎn)期采用雙線壓縮環(huán)式線路連接T1、T2、T3、T4這4個(gè)單元式航站樓，4個(gè)航站樓均在各自的中庭花園設(shè)一個(gè)站點(diǎn)，車站均為“側(cè)式+島式”的3站臺(tái)模式，每個(gè)航站樓均有直達(dá)其它3個(gè)航站樓的3種車次，每個(gè)車站的3個(gè)站臺(tái)分別與3種車次相匹配。

圖3 “H形”線路規(guī)劃方案

4. 2 “C形”方案

如圖4所示，“C形”方案在近期采用單線雙向拉風(fēng)箱式線路聯(lián)接T1與T2航站樓，T1、T2均在中庭花園設(shè)站，T1采用“側(cè)式+島式”站臺(tái)，T2采用島式站臺(tái)，并預(yù)留了遠(yuǎn)期線路擴(kuò)展容量和土建接口；遠(yuǎn)期，采用雙線縮環(huán)式線路連接T1、T2、T3、T4(遠(yuǎn)期建設(shè)的T3、T4還未進(jìn)行設(shè)計(jì))這4個(gè)單元式航站樓，4個(gè)航站樓均在中庭花園設(shè)一個(gè)車站。

圖4 “C形”線路規(guī)劃方案

4. 3 方案比選

采用“H形”方案的優(yōu)點(diǎn)主要有3個(gè)：①采用壓縮環(huán)式線路，可根據(jù)各單元式航站樓之間的中轉(zhuǎn)量靈活調(diào)配車輛運(yùn)營，故障備份可靠性高；②在中庭花園設(shè)站，站臺(tái)可自然采光通風(fēng)，提升了旅客舒適度；③T1、T2、T3、T4任意2個(gè)單元航站樓之間均可直達(dá)。采用“H形”方案的缺點(diǎn)有：①每個(gè)站點(diǎn)均需要設(shè)置3個(gè)站臺(tái)，發(fā)3種車次，旅客選擇過多，容易選錯(cuò)站臺(tái)和車次；②線路運(yùn)營組織復(fù)雜，上線車輛的數(shù)量多，導(dǎo)致每個(gè)車次的發(fā)車間隔時(shí)間較長；③線路大部分埋深較深(-26.5 m)，且與鐵路、城市軌道交通線路在部分區(qū)域重疊，施工難度較大。

采用“C形”方案的優(yōu)點(diǎn)主要有：①采用“C形”雙線壓縮環(huán)線路，運(yùn)營組織簡單，發(fā)車間隔時(shí)間較短，容量冗余性高，故障備份可靠性高；②在中庭花園設(shè)站，站臺(tái)可自然采光通風(fēng)，提升了旅客舒適度；③旅客選擇簡單，容錯(cuò)性高；④大部分線路埋深較淺(-8.5 m)，不會(huì)與鐵路、城市軌道交通線路產(chǎn)生交叉重疊，施工難度較小。采用“C形”方案的缺點(diǎn)為正線線路相對(duì)較長，整體投資額較高。

通過以上2個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較，秉承“以人為本，旅客第一”的設(shè)計(jì)原則，綜合考慮與地鐵18號(hào)線同步建設(shè)難度、運(yùn)營組織難度、故障可靠性等因素，最終選擇“C形”方案作為APM的推薦方案。

5 天府機(jī)場APM線近期建設(shè)總體方案

本項(xiàng)目初近期工程共設(shè)2個(gè)地下車站，分別為T1站和T2站。T2至T1區(qū)間為明挖雙線矩形隧道，APM隧道與機(jī)場行李隧道毗鄰。土建工程實(shí)施范圍同線路設(shè)計(jì)范圍，長度約2.2 km。軌道及機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)實(shí)施起點(diǎn)為車輛段，終點(diǎn)為T1站站臺(tái)北側(cè)的車擋，約0.8 km。APM系統(tǒng)近期建設(shè)工程總體方案如圖5所示。

圖5 天府機(jī)場APM線近期建設(shè)總體方案

1) 線路平面：初、近期線路于西南方位的車輛段檢修線為起點(diǎn)，順接收發(fā)車線，然后以R 60 m(左線)、R 75 m(右線)曲線向北向東轉(zhuǎn)向，接入T2站，T2站臺(tái)范圍內(nèi)線路平面均為直線。出T2站后，線路向北依次經(jīng)過R 310 m(左線)、R 150 m(右線)和R 1 400 m(左線)接入T1站，T1站臺(tái)范圍內(nèi)線路平面均為直線。

2) 線路縱斷面：初、近期線路在車輛段、T2站、T1站內(nèi)均為平坡，兩站之間設(shè)節(jié)能坡，坡度約為1.35‰和2.19‰。

3) T2站:為地下島式車站，站臺(tái)寬度14.2 m,如圖6所示。在近期，在車站中心位置處設(shè)置玻璃隔斷，將站臺(tái)一分為二，西側(cè)為空側(cè)站臺(tái)，東側(cè)為陸側(cè)站臺(tái)。在遠(yuǎn)期空側(cè)乘客使用APM的需求明顯高于陸側(cè)需求的情況下，將玻璃隔斷向東移一輛車的長度，將站臺(tái)西側(cè)的3/4部分作為空側(cè)站臺(tái)，東側(cè)的1/4部分為陸側(cè)站臺(tái)。

圖6 近期T2站站臺(tái)平面分區(qū)示意圖

4) T1站:為“一島兩側(cè)”地下車站(如圖7所示),其中間島式站臺(tái)為空側(cè)站臺(tái)，站臺(tái)寬度14.6 m；兩側(cè)的側(cè)式站臺(tái)為陸側(cè)站臺(tái)，標(biāo)準(zhǔn)寬度約9～10 m。

圖7 近期T1站站臺(tái)平面分區(qū)示意圖

5) 車輛段：初、近期工程車輛段包括檢修區(qū)、洗車區(qū)(兼收發(fā)車區(qū))和輔助用房。其中：檢修區(qū)和洗車區(qū)(兼收發(fā)車區(qū))均利用正線線路末端設(shè)置，各設(shè)一個(gè)列位；輔助用房包括了車輛檢修間及備品倉庫等。

6) 控制中心及設(shè)備用房:設(shè)于車輛段輔助用房內(nèi)。

6 結(jié)語

通過對(duì)機(jī)場定位、總體布局、交通規(guī)劃等方面因素的研究分析，成都天府國際機(jī)場建設(shè)APM系統(tǒng)具有必要性。按客流預(yù)測和相應(yīng)的車輛編組方案，推薦“C形”線路方案來串聯(lián)4個(gè)航站樓。