機場地區高鐵站與機場軌道站雙樞紐布局模式研究

歐陽杰，梁 旭

（中國民航大學 交通科學與工程學院，天津 300300）

目前我國有40多個空港已開通或規劃預留軌道車站，而現有的100多個臨空經濟區以內、空港以外地區也有不少設置高速鐵路車站(以下簡稱“高鐵站”)或城際鐵路車站。當前對于空鐵雙樞紐的研究主要集中于個別典型樞紐機場，并未形成綜合系統的研究體系，且對于空鐵雙樞紐的研究范疇界定多局限于機場內部，未對機場地區整體軌道交通系統進行多層次分析。在此所研究的機場地區是由地處核心的空港及其外圍的臨空經濟區所組成，空港內以軌道車站為主體的地面交通中心與臨空經濟區的高鐵站共同組成換乘功能強、輻射范圍廣的機場地區軌道交通體系。空鐵雙樞紐布局及其高效銜接模式不僅能有效疏解航站區過境旅客交通壓力，同時以整體提升機場地區航空旅客和鐵路旅客及空鐵聯運旅客的服務水平，實現旅客便捷舒適出行。

1 機場地區空鐵雙樞紐構成的理論模型及其交通輻射范圍分析

1.1 機場地區空鐵雙樞紐構成的理論模型

機場地區空鐵雙樞紐是為空港及臨空經濟區旅客提供始發終到或中轉換乘服務的一體化交通綜合體，其中空港交通樞紐包括為航空旅客提供出行服務的航站樓，以及匯集多種軌道制式且與航站樓無縫接駁的地面交通中心(GTC)兩大組成部分；臨空經濟區高鐵站是以接發高速鐵路或城際鐵路列車為主、并接入城市軌道交通線路的鐵路綜合立體換乘車站[1]。

機場航站區主要服務于空側的航空交通和陸側的地面交通。機場空側的航空交通是空港樞紐的核心功能，它包括跨越國別的國際航線，以及跨越城市群或經濟區的國內干支航線，航空交通具有高速性、直達性及輻射范圍廣的對外交通特性。為航空交通配套服務的機場陸側交通則是以銜接中心城區為交通主軸、以GTC為樞紐節點的空港集疏運交通體系，樞紐機場航站區的GTC多引入高速鐵路、城際鐵路和城市軌道交通線路，以GTC為核心的機場陸側交通具有功能單一、雙向輻射、多元軸化等集疏運交通特征。而臨空經濟區高鐵站則形成服務于臨空經濟區的對外交通體系，涵蓋軌道交通、長途汽車、公交汽車、出租車及社會車輛等諸多交通方式，相比而言，GTC還額外擁有機場巴士這種專用交通方式。

1.2 空鐵雙樞紐的交通輻射疊合效應分析

機場航站區GTC 與臨空經濟區高鐵站共同構建有機組合和分工協作的空鐵雙樞紐，既可為空港或臨空經濟區提供區域內的陸空聯運接駁服務，也可共同推動機場地區的高速鐵路和城際鐵路通達范圍輻射到整個城市群及其以外地區，并形成以空鐵雙樞紐為核心，以軌道線路為骨干，以航空交通為主體的交通輻射疊合效應，最終實現涵蓋五重空間層次的“域內全覆蓋、全球可輻射”的時空通達目標。①在機場地區范圍構筑以機場捷運系統、擺渡車輛及線路巴士為主體交通方式的15～30 min 時空通達圈，實現臨空經濟區與空港、空鐵雙樞紐之間的互聯互通。②在市域范圍內構筑以機場地區為核心，以機場快速軌道交通、城市軌道交通、機場巴士和線路巴士為主體的0.5～1 h時空通達圈，其中機場快速軌道(專用型或共用型，輻射半徑20～30 km)專門服務于機場地區與主城區之間的通勤交通和空港集疏運交通[2]。③在城市群范圍內，城際鐵路兼顧服務于臨空經濟區或機場(輻射半徑30～100 km)之間的航空客貨需求，可構筑以空鐵聯運為依托，以城際鐵路、支線航線以及長途巴士為主體的1～2 h時空通達圈，以發揮其在城市群內部的輻射帶動功能。④在跨城市群的區域，高速鐵路兼顧服務于城市群以外城市(輻射半徑100 km以上)的異地航空旅客，可構筑以機場地區雙樞紐為核心，以干線航線、高速鐵路為主體的2～4 h時空通達圈，覆蓋國內主要區域。⑤在全球輻射范疇上，空鐵雙樞紐之間組織的空鐵聯運模式可構筑4～12 h國際中近程、12～24 h國際遠程的時空通達圈。這種匯集3 種軌道交通方式、輻射五重空間層次的空鐵雙樞紐組合模式可利用軌道交通系統及空中航線網外拓交通功能和延伸交通疊合效應，從而打造高效便捷、服務多元的多層次空鐵聯運系統。這既可以彌補機場航站區陸側交通樞紐能級低及輻射面窄的不足，推動機場陸側集疏運交通體系由“軸線化”交通體系向“復合化”交通體系轉型，進一步拓展航空客貨源的空間腹地，也可以強化臨空經濟區高鐵站和機場GTC所獨有的空鐵聯運優勢，從而充分發揮機場地區空鐵雙樞紐體系的規模經濟、范圍經濟和流量經濟。機場地區空鐵雙樞紐構成的理論模型示意圖如圖1所示。

圖1 機場地區空鐵雙樞紐構成的理論模型示意圖Fig.1 Theoretical model of air-rail dual hub in airport area

基于不同交通方式的特性，以軌道車站為主體的機場GTC 與臨空經濟區高鐵站作為機場地區的各自核心交通樞紐而形成了不同輻射范圍的多層次交通時空通達圈，而兩者的重合交融又產生了一種輻射空間更為廣泛、交通換乘更為便利、客貨集疏散能力更強、交通出行服務功能更全和交通生成總量更大的疊加融合效用。

（1）擴展機場地區的時空通達圈。機場地區雙樞紐疊加了各種交通方式，尤其集成了多種軌道交通方式，使機場地區旅客在同一時間維度內可通達距離更遠、覆蓋層次更豐富的空間范疇[3]。

（2）強化旅客空鐵聯運的便利性。空鐵雙樞紐互為中轉站場，并以高速鐵路、城際鐵路或城市軌道交通作為空港與高鐵站之間的主要銜接模式，充分利用軌道交通運營快速準點的優勢，提高了中轉換乘客流集散的可靠性和便捷性[4]。

（3）滿足旅客多元化交通出行需求。基于協同運營、分工明確和遠近結合的原則，空鐵雙樞紐可提供高效的差異化交通服務，加強空鐵旅客的引流疏導，避免交通流過度集中于單一樞紐，可有效疏解機場的非航空旅客，集約化利用機場航站區有限的交通資源，最大化提高航空旅客的運輸效率。

（4）提升機場地區的交通出行總量。從交通量構成來看，除了正常增長的趨勢交通量之外，雙樞紐聯動可促使機場地區空間結構和交通體系優化升級，推動臨空產業規模化增長和臨空經濟區城市化水平的快速提升，從而激發誘增交通量的產生。另外，各種交通方式的有機組合可引發空鐵雙樞紐內部因換乘中轉而產生較大規模的轉移交通量[5]。

2 機場地區空鐵雙樞紐組合類型分析

2.1 影響機場地區空鐵雙樞紐組合的因素分析

以航空、高鐵交通方式各自的交通特性及其關聯為依據，影響空鐵雙樞紐布局的諸多因素可劃分為雙樞紐的內在關聯因素以及機場地區的外部環境因素兩大類。影響機場地區空鐵雙樞紐組合的因素分析圖如圖2 所示。大型樞紐機場通常優先引入城市軌道交通或機場專用軌道線，高速鐵路或城際鐵路的引入則需結合機場定位及機場所在城市群的綜合交通規劃統籌安排[6]。同一樞紐機場不同航站區引入的軌道交通技術制式及其線路數量也存在差異，適用于中長距離運輸的高鐵線路施工成本高，且對運行速率要求偏高，同一高鐵線路普遍僅在機場設置一個站點，即使是擁有多航站區的機場，而城際鐵路線則多在不同航站區各自設置站點。高鐵線路在臨空經濟區也通常僅設置單一站點，而城際線路則可設置多個站點；城市軌道交通站間距小、施工成本低，且可兼顧服務于旅客在各航站區之間中轉換乘的自動捷運系統功能，為此樞紐機場的各航站區普遍對應設置多座城市軌道交通車站，城市化水平高的臨空經濟區亦是如此[7]。

圖2 影響機場地區空鐵雙樞紐組合的因素分析圖Fig.2 Analysis of factors affecting the combination of air-rail dual hub in airport area

空鐵雙樞紐的演進遵循交通樞紐錨固理論中的用地布局—客源生成—樞紐位置—網絡系統—交通功能的發展時序。在用地布局方面，作為拉動區域經濟發展的特大型公共交通樞紐，空鐵雙樞紐格局通常只能在遠郊地區或者近郊邊緣地區規劃建設[8]。在客源生成方面，空鐵雙樞紐不僅依托趨勢交通量，還側重于轉移交通量和誘增交通量的生成。在位置關系方面，空鐵雙樞紐的最終形成源于以下3 類情形。①既有高鐵站附近新建機場。后期建設的機場GTC 僅可從既有的高鐵站引入高速鐵路或城際鐵路支線，其空鐵聯運的運力運能有限。②既有機場周邊地區新建高鐵站。后期建設的高鐵站規模等級高，具有將多條高速鐵路或城際鐵路正線引入機場航站區的可行性，但如無法與航站區改擴建同步，只能與機場軌道站實施站線分設。③機場軌道車站與臨空經濟區高鐵站同步規劃建設。此類空鐵雙樞紐可共同構筑通達性強、輻射面廣的區域綜合交通網絡體系，有助于充分發揮空鐵雙樞紐作為城郊型區域綜合交通節點的樞紐能級。

總體而言，機場地區多元化的軌道交通網絡體系應結合臨空經濟區通勤交通及空港航空交通的出行需求，通過空地一體、干支結合、快慢組合的運輸組織方式，充分發揮空鐵雙樞紐的交通觸媒效應，大力拓展其主要客源腹地，服務于機場地區旅客的高質量出行需求[9]。

2.2 機場地區多軌道交通樞紐銜接的基本模式

機場地區雙交通樞紐引入的軌道交通制式普遍存在多種類別，從應用實例來看，銜接城市軌道交通、城際鐵路和高速鐵路其中2 種及2 種以上技術制式的機場軌道交通站最為普遍，不少大型樞紐機場還額外設置自動捷運系統[10-11]。臨空經濟區高鐵站為滿足與機場及城市的交通接駁，通常考慮引入多種類型、多條線路的軌道交通，以形成城郊型的鐵路綜合立體交通樞紐。空鐵雙樞紐在軌道站場規模等級、技術制式類型和樞紐功能定位等方面相互錯位，其銜接組合形式豐富多樣。機場軌道站與高鐵站組合模式示意圖如圖3所示。

圖3 機場軌道站與高鐵站組合模式示意圖Fig.3 Combination of airport rail station and high speed railway station

3 機場地區空鐵雙樞紐的空間布局及銜接模式分析

3.1 單機場軌道站布局模式

（1）“1+1”空鐵雙樞紐組合模式。該模式是指機場單一軌道車站與臨空經濟區單一高鐵站通過城市軌道線和高鐵線串接，機場軌道車站服務于整個航站區，與各航站樓之間采用換乘通道銜接。機場軌道站與高鐵站均為高架站或地下站。該模式適用于機場航站區改擴建工程，其機場軌道站規模較小，運力偏低，而臨空經濟區高鐵站可有效疏解機場的空鐵聯運旅客交通量。由于該模式的機場軌道交通制式單一，機場GTC流程設計相對明晰，可有效緩解交通流的交織。單機場軌道站與單高鐵站銜接模式圖如圖4 所示。但該模式下的航空旅客換乘步行距離長，如長春龍嘉機場為干線機場，其內部龍嘉站及外部臨空經濟區九臺南站均為長琿城際鐵路(長春—琿春)的中間站，站場均為2臺4線，其中龍嘉站通過地下通道與航站樓相連。龍嘉站每日24對動車組列車雙向運行，空鐵聯運旅客約占機場總客流的1/3，這極大緩解了龍嘉機場陸側交通壓力，但九臺南站站場規模較小，且與機場軌道站銜接模式相對單一，其疏解機場非航空旅客的能力較弱。

圖4 單機場軌道站與單高鐵站銜接模式圖Fig.4 Connection mode of single airport rail station and single high speed railway station

（2）“1+2”空鐵雙樞紐組合模式。該模式下的機場航站區僅有服務于多航站樓的單一軌道車站，軌道站場位于航站主樓前側或多航站樓共享的GTC內，可與航站主樓無縫銜接。臨空經濟區“一主一副”雙高鐵站在機場兩側分別布設，并與機場軌道站串聯，共同服務于臨空經濟區和空港。該模式下的機場軌道站與高鐵站均包含2 種或2 種以上的軌道制式，可實現多制式軌道交通之間的大容量中轉換乘，不同制式的交通流應在交通空間、時間上交錯，體現交通分類疏導原則；雙高鐵站和樞紐機場車站的組合可使其交通服務范圍由所在城市、城市群拓展至城市群以外區域，并有利于加強機場軌道交通的專業化運行時效。單機場軌道站與雙高鐵站銜接模式圖如圖5 所示。例如，青島膠東機場為大型區域性樞紐機場，承擔大量干線客貨業務，膠東機場站為濟青高速鐵路(濟南—青島)的中間站，其北部串接3臺9線的膠東北站，南部通達10臺20線的紅島站(特等站)，該站位于青島膠東機場T1、T2、T3 航站樓共享GTC 內部，與航站樓換乘距離約為80 m，可實現零換乘，臨空經濟區雙高鐵站可有效吸納機場地區非航空換乘旅客，形成南北貫通的“交通軸線”，從而雙向疏解空鐵換乘旅客。青島空鐵雙樞紐可連接至山東半島鐵路、銜接國家“八橫八縱”高鐵網絡，實現“半島1 h，省內2 h”的快速交通網絡目標，打造3 h內連通至蘇中地區、4 h內直達京滬中心城市的交通聯絡線。

圖5 單機場軌道站與雙高鐵站銜接模式圖Fig.5 Connection mode of single airport rail station and dual high speed railway station

（3）“1+3”空鐵雙樞紐組合模式。該模式下的單一機場軌道站位于航站主樓前側或多航站樓共享的GTC 內部，可同時滿足旅客在不同航站樓的空鐵換乘需求。臨空經濟區內的多個高鐵站或城際站分別在機場三面布設，利用各種軌道交通線路與機場軌道站串聯成“T”字形。該模式下臨空經濟區各高鐵站的功能定位不同且規模不等，通過對高鐵站及航站樓規模等級的錯落配置，可在交通組織方面提高航空旅客出行的優先級，小型高鐵站與機場軌道站的互聯可吸引臨空經濟區的非航空換乘旅客和方便臨空經濟區的航空旅客出行；大中型高鐵站與機場的互通可有效拓展機場腹地，疏解機場溢出客流。臨空經濟區高鐵站分布數量多且規模不等，可產生互補效應。單機場軌道站與多高鐵站銜接模式圖如圖6 所示。例如，武漢天河機場為大型區域性樞紐機場，漢孝城際鐵路(漢口—孝感)將位于武漢天河機場GTC 地下的機場站與北部的天河街站、南部的盤龍城站串聯，在天河機場站東部則規劃建設銜接滬渝蓉高速鐵路(上海—重慶—成都)的天河北站(12 臺22 線)，空鐵雙樞紐將通過地鐵17 號線銜接，并借助于武漢地區“超米字型”高鐵樞紐網實現5 h以內通達全國68%的省會城市和直轄市。

圖6 單機場軌道站與多高鐵站銜接模式圖Fig.6 Connection mode of single airport rail station and multiple high speed railway stations

3.2 雙機場軌道站布局模式

（1）“2+1”空鐵雙樞紐組合模式。該模式下的機場設有分別服務于不同航站區的2 座軌道站，與臨空經濟區的單一高鐵站通過1 種或2 種制式的軌道交通銜接。臨空經濟區高鐵站引入多條、多種軌道交通線路，可實現區域鐵路網與機場集疏運軌道交通網的有機融合，提高樞紐通行能力資源配置，并與進出機場地區的客運交通通行能力相匹配，為機場地區鐵路旅客、航空旅客及空鐵聯運旅客提供高效便捷的運輸服務。雙機場軌道站與單高鐵站銜接模式圖如圖7 所示。例如，上海浦東機場為國際復合型門戶樞紐，距市中心較遠，承擔大量客貨流運輸，機場在T1 與T2 之間的GTC 內部及T3 內的GTC分別設置軌道站，利用機場聯絡線及兩港快線與擁有14 臺30 線的上海東站銜接，上海東站的市域線還可與國鐵線路互聯互通，這樣浦東空鐵雙樞紐總體上共同構成了上海市“四主三輔”鐵路客運樞紐格局中的主樞紐之一。又如，長沙黃花機場為大型區域樞紐機場，該機場分別在T3 前的GTC 內設置黃花機場軌道站，又在T1 與T2 間另外設置軌道站，并利用磁浮快線將其與長沙南站銜接，單程運行時間為16 min，行車間隔為10 min，可實現黃花機場與長沙南站兩大交通樞紐間的空鐵高效直通，依托高鐵線路與航線網絡優勢，機場地區可打造至東亞、東南亞、南亞等重要國家和地區中心城市的“4 h國際航空圈”。

圖7 雙機場軌道站與單高鐵站銜接模式圖Fig.7 Connection mode of dual airport rail station and single high speed railway station

（2）“2+2”空鐵雙樞紐組合模式。該模式下的機場雙軌道站與臨空經濟區雙高鐵站采用多條軌道交通線交錯串接。臨空經濟區雙高鐵站的站場規模不等且引入不同方向或不同制式的軌道線路。機場多航站區對應不同功能定位的軌道場站，考慮投入成本、技術限制等因素，機場軌道站間多采取城市軌道交通線或自動捷運系統銜接，方便航空旅客換乘。該模式多適用于航站區難以直接引入高鐵的機場。雙機場軌道站與雙高鐵站銜接模式圖如圖8 所示。例如，太原武宿機場為區域樞紐機場，其規劃在T1，T2前的GTC及T3前的GTC分別設立軌道車站，利用地鐵1號線銜接其北部的太原南站及南部的晉中站，太原南站(10臺22線)和晉中站(4臺10線)距離機場分別為5 km和7 km，二者通過機場地區外圍的大西高速鐵路(大同—西安)銜接。該模式可利用臨空經濟區雙高鐵站對外交通服務雙向輻射的優勢間接地拓展機場腹地，但旅客因需要進行空鐵2次中轉換乘而造成不便；大西高速鐵路可貫通山西中部城市，以此吸納區域航空客源，有助于實現太原武宿機場區域樞紐機場和大型綜合交通樞紐的定位。

圖8 雙機場軌道站與雙高鐵站銜接模式圖Fig.8 Connection mode of dual airport rail station and dual high speed railway station

3.3 “M+N”空鐵雙樞紐組合模式

該模式下的機場設有多個軌道車站服務于機場多航站區，各機場軌道站規模等級不一，綜合運輸能力較強。相對獨立的多航站區規劃利用機場陸側捷運系統(APM)銜接保障航站樓之間乘客高效運輸。臨空經濟區單一高鐵站的軌道制式多樣且站場規模大，具有強大的鐵路旅客集散功能，并與機場間通過APM 系統、城市軌道交通、城際鐵路等多種制式軌道線路銜接，實現多層次、多模式的空鐵聯運服務。例如，廣州花都區坐擁相距10 km 的白云國際機場和廣州北站2 個大型交通樞紐，白云機場為復合型國際門戶樞紐機場，廣州北站遠期規劃建成特大型高鐵站(18臺36線)。目前兩大樞紐通過地鐵9 號線換乘3 號線銜接，規劃穗莞深城際鐵路(廣州—東莞—深圳)聯通廣州北站以及機場北站、機場南站和機場東站，以此實現空鐵雙樞紐15 min直達互通；還規劃1 條廣州北站T4 到機場的APM專線，可縮短時長至6 min。通過武廣(武漢—廣州)、廣深港(廣州—深圳—香港)和廣中珠澳(廣州—珠海—澳門)高速鐵路可實現1.5 h 內抵達港澳地區；通過穗莞深、廣佛環城際鐵路(廣州—佛山)等，可實現1 h 內到達深圳、東莞、佛山等城市，實現大灣區1 h 生活圈及廣佛同城、廣清一體化30 min 生活圈。在空鐵全面融合的趨勢下，白云機場腹地可進一步擴大到泛珠三角地區，發揮其在粵港澳大灣區核心交通引擎作用。多機場軌道站與單高鐵站銜接模式圖如圖9所示。

圖9 多機場軌道站與單高鐵站銜接模式圖Fig.9 Connection mode of multi-airport rail station and single high speed railway station

“M+N”空鐵雙樞紐組合模式還涵蓋“3+2”的組合模式，即擁有位于機場同側的雙高鐵站，其站場規模雖小，但可與臨空經濟區城市軌道交通線相匹配可滿足整個機場地區的交通可達性。在該模式下，機場軌道交通站可憑借其多層次、多制式軌道線服務于城市群以外的空鐵聯運交通功能，而臨空經濟區高鐵站則可提供差異化的對外交通服務，從而充分滿足機場地區旅客多元化的交通需求。例如，深圳寶安機場為大型國際樞紐機場，其內部布置有“一主兩輔”的高鐵客運樞紐，其中深大城際(深圳機場—大亞灣)、深茂鐵路(深圳—茂名)、廣深第二高速鐵路(廣州—深圳)等線路引入6 臺14 線的機場東站，該站還包含4條地鐵線、APM交通線及A、B 航站樓等主要交通設施，由此其將成為深圳西部的主要鐵路樞紐，實現廣州白云機場和深圳寶安機場20 min的互聯互通；穗莞深城際依次接通機場站、機場北站以及臨空經濟區福海西站、沙井西站，在激發深圳機場北部臨空經濟區產業活力的同時，實現廣州機場、深圳機場與廣州市、深圳市及其沿線城市的互聯互通，從而打造廣深兩大機場地區之間的“半小時交通圈”，也將推動廣深2 個超級都市圈實現網絡型互動。多機場軌道站與雙高鐵站銜接模式圖如圖10所示。

圖10 多機場軌道站與雙高鐵站銜接模式圖Fig.10 Connection mode of multi-airport rail station and dual high speed railway station

3.4 機場地區空鐵雙樞紐布局模式總結分析

總體而言，新建或改擴建的大型樞紐機場無一例外地在規劃階段都充分考慮了與臨空經濟區高鐵站有機融合的可行性和必要性。廣州白云機場、上海浦東機場等典型案例充分體現了在機場地區打造空鐵雙樞紐和組織空鐵聯運模式的共贏優勢[12]。由于機場軌道站與臨空經濟區高鐵站的站場分布、引入軌道交通制式及數量不盡相同，雙樞紐銜接模式及空間布局特征也存在差異。機場地區空鐵雙樞紐組合類型分析如表1所示。

表1 機場地區空鐵雙樞紐組合類型分析Tab.1 Analysis of combination types of air-rail dual hub in airport area

4 結束語

機場地區空鐵雙樞紐布局及其空鐵聯運組織是特定區域空間和特定交通組織下的新模式，為此在對其進行專題研究的基礎上提出空鐵雙樞紐構成的理論模型，論證臨空經濟區的高鐵站與樞紐機場的軌道車站所構成的雙交通樞紐布局模式及其空鐵聯運模式。總的來看，空鐵雙樞紐將與機場地區以外的城市軌道交通網絡全面融合交織，并與機場所在城市的高鐵客運樞紐系統和城市群城際鐵路系統共同形成疊合效應，使其既可疏解航站區的非航空旅客交通流，也能滿足跨區域、大體量的旅客空鐵聯運需求，最終為機場所在區域提供全方位、高質量的航空交通和鐵路交通出行服務[13]，同時也將推動機場地區“港產城(空港—臨空產業—航空城)”一體化協同發展[14-15]。