廣州白云國際機場旅客捷運系統(tǒng)規(guī)劃及車輛制式選型研究

任志強，李蒼楠，崔德慈

（1. 河南省沿黃高速公路有限公司，河南鄭州 450000；2. 華設(shè)設(shè)計集團股份有限公司，江蘇南京 210001；3. 中車城市交通規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，江蘇南京 361005）

1 引言

我國民用運輸機場發(fā)展目標指出，廣州白云國際機場（以下簡稱“白云機場”）未來是國際型航空樞紐以及珠三角世界機場群的核心，是國內(nèi)外客流交換的重要通道之一。根據(jù)白云機場總體規(guī)劃，2030年旅客吞吐量1.2億人次，2045年旅客吞吐量1.4億人次，據(jù)統(tǒng)計，在“十三五”的收官之年，運輸旅客4 377.7萬人次，躍居國內(nèi)第一。航站區(qū)內(nèi)旅客捷運系統(tǒng)是機場航站樓內(nèi)部、航站樓與指廊、航站樓間、航站樓與衛(wèi)星廳、航站樓與其他設(shè)施之間的快捷、高效、環(huán)保的旅客運輸方式。機場年旅客吞吐量達到1 000萬人次以上或中轉(zhuǎn)換乘步行距離超過914.4 m的機場均有建設(shè)捷運系統(tǒng)的需要。

白云機場東四、西四指廊完成建設(shè)后，T1、T2航站樓將作為第一航站區(qū)內(nèi)一個整體的航站樓運營使用，規(guī)模較大且存在較多的中轉(zhuǎn)需求，導致旅客在樓內(nèi)步行距離過長，最長約3.6 km。針對機場內(nèi)部遠距離出行，捷運系統(tǒng)可以提供較好的解決方案。因此，從長遠發(fā)展角度看，有必要結(jié)合T1、T2的使用模式及旅客流程設(shè)置捷運系統(tǒng)，縮短旅客步行時間，提高機場中轉(zhuǎn)效率。

2 白云國際機場捷運系統(tǒng)規(guī)劃方案

根據(jù)捷運系統(tǒng)的功能定位，旨在為T1、T2及各指廊提供完整的空、陸側(cè)旅客連接服務(wù)，縮短旅客步行時間。T2航站樓四層已預留一個捷運系統(tǒng)車站的對稱側(cè)式站臺，北指廊附近預留區(qū)間橋墩位置，因此全線選擇高架方式敷設(shè)。受T1航站樓與東、西連接樓連廊高度的影響，捷運系統(tǒng)無法形成閉環(huán)，線路終點設(shè)置在T1航站樓東側(cè)。根據(jù)指廊的使用模式，捷運線路在E5指廊處斷開，東側(cè)線路服務(wù)國際旅客，西側(cè)線路服務(wù)國內(nèi)旅客?？紤]到工作人員及其他陸側(cè)客流的需求，西側(cè)線路要求具備陸側(cè)運輸功能。

T1、T2空陸側(cè)旅客捷運系統(tǒng)線路全長約2.75 km，呈“L+1”型沿航站樓一側(cè)敷設(shè)，西“L”線設(shè)站4座，東“1”線設(shè)站3座。車輛段位于規(guī)劃P4停車樓三層，用于車輛的停放、日常清洗、檢查、維修。捷運系統(tǒng)線路方案示意如圖1所示。

圖1 捷運系統(tǒng)線路方案示意圖

3 機場捷運系統(tǒng)

3.1 機場捷運系統(tǒng)特點

機場捷運系統(tǒng)具有軌道交通的特點，同時有別于一般城市軌道交通，作為大型樞紐機場旅客運輸組織的一部分，其運行機制滿足機場的旅客需求。根據(jù)白云機場捷運系統(tǒng)規(guī)劃方案，系統(tǒng)應具有以下要求和特點。

（1）靈活性。靈活性包含2方面的要求，一方面機場外部環(huán)境復雜，空防管理級別要求高，可利用空間有限，因此捷運系統(tǒng)應具有靈活的敷設(shè)方式，對復雜的工程條件具有更好的適應性；另一方面機場客流量隨時間、季節(jié)起伏變化較大，捷運系統(tǒng)可根據(jù)客流量的大小靈活調(diào)整車輛編組，減少系統(tǒng)運能的浪費。

（2）持續(xù)性。根據(jù)機場的運營特點，一般大型樞紐機場可以24 h提供服務(wù)，捷運系統(tǒng)也應具有24 h持續(xù)運行的能力。

（3）舒適性。機場服務(wù)水平要求較高，捷運系統(tǒng)應滿足空間、時間兩方面的舒適性要求。空間方面，車輛定員滿足國際航空運輸協(xié)會（IATA）建議的3～4人/m2；時間方面，滿足國內(nèi)、國際的最短標準轉(zhuǎn)機時間（MCT）要求，最大限度減少旅客換乘次數(shù)。

（4）免費性。機場內(nèi)旅客捷運系統(tǒng)不同于普通公共交通，屬于機場內(nèi)配套的免費旅客服務(wù)設(shè)施，沒有直接的經(jīng)濟收益，但具有較大的社會效益，需要借助機場內(nèi)的非航空業(yè)務(wù)，如廣告、宣傳等方面的收入及企業(yè)其他資金來平衡捷運系統(tǒng)的運維成本。

（5）經(jīng)濟性。捷運系統(tǒng)由于不收費，在滿足機場功能定位、客流需求、工程建設(shè)條件的情況下，應具有較好的工程經(jīng)濟性，控制系統(tǒng)運維成本，降低工程全壽命周期內(nèi)的總投資。

由于捷運系統(tǒng)是機場旅客流程的重要組成部分，除以上幾點要求外，機場捷運系統(tǒng)還應具有較好的運營可靠性，車廂、站臺的使用模式與旅客流程相對應，并盡可能實現(xiàn)系統(tǒng)與機場其他軌道交通的資源共享。

3.2 機場捷運系統(tǒng)車輛制式

機場客流斷面較小，采用中低運量軌道交通車輛即可滿足運能需求。中低運量軌道車輛包含膠輪、鋼輪鋼軌、單軌、纜車、磁浮等制式。據(jù)統(tǒng)計，國外40多個使用捷運系統(tǒng)的機場中，70%采用膠輪制式。我國目前共有7個機場具有捷運系統(tǒng)，其中5個采用膠輪全自動旅客捷運系統(tǒng)（APM），1個為鋼輪鋼軌A型車，1個為鋼輪鋼軌有軌電車。國內(nèi)機場不同制式的車輛技術(shù)特點如表1所示。

表1 不同制式車輛技術(shù)特點對比分析

4 車輛制式選型分析

4.1 選型原則

T2航站樓在建設(shè)初期便已考慮機場對捷運系統(tǒng)的需求，目前航站樓內(nèi)已對捷運系統(tǒng)做出相關(guān)預留，在進行車輛制式選型時，除滿足捷運系統(tǒng)的功能定位、旅客需求、技術(shù)、環(huán)境、經(jīng)濟等方面的要求外，還應充分考慮航站樓內(nèi)的預留條件：

（1）T2航站樓內(nèi)的橋墩位置及列車設(shè)計荷載；

（2）預留車站限界——站臺間距8 m；

（3）預留車站站前線路曲線半徑不大于40 m。

4.2 系統(tǒng)制式選擇

結(jié)合機場現(xiàn)場條件，對機場捷運系統(tǒng)常用的5種系統(tǒng)制式進行對比分析：

（1）以上5種制式，僅有膠輪、鋼輪有軌電車、纜索滿足不大于40 m的平面曲線條件；

（2）本項目為串聯(lián)T1、T2航站樓及中間各指廊的客流運輸，存在較多小半徑曲線，而纜索制式適用于短距離的直線運輸，在一定程度上限制了纜索制式的使用；

（3）部分區(qū)間及車站位于T2航站樓內(nèi)，鋼輪有軌電車運行過程中，振動噪聲較大，影響機場旅客的舒適性，車輛環(huán)境適應性較差；

（4）膠輪制式車輛最小曲線半徑為22 m，滿足線路的預留條件，行駛過程中車輛振動噪聲小，環(huán)境適應性好，膠輪車輛的荷載滿足預留橋墩的設(shè)計要求，因此膠輪制式具有較好的適應性。

4.3 膠輪制式車輛對比分析

捷運系統(tǒng)膠輪車輛品牌主要有西門子、龐巴迪、三菱。西門子、三菱膠輪車輛在國外機場應用較多，對白云機場來說，如果采用西門子、三菱膠輪車輛則需整車進口，車輛購置及后期運維費用較高。國內(nèi)機場的膠輪車輛多為龐巴迪膠輪APM，由于龐巴迪膠輪國內(nèi)有相應的車輛生產(chǎn)合資企業(yè)，后期運維有保障。我國近年來開始注重對膠輪軌道車輛的研究，其中比亞迪膠輪有軌電車技術(shù)較為成熟。結(jié)合白云機場實際情況，對國產(chǎn)化率較高的膠輪APM、膠輪有軌電車進行以下幾個方面的對比分析。

（1）線路適應性。2種車輛正線最小曲線半徑為30 m，均滿足工程預留條件，車輛線路技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表2 車輛線路技術(shù)參數(shù)表

（2）空間適應性。預留車站站臺邊緣間距8 m，2種車輛限界均滿足車站空間限制條件，其中膠輪有軌電車限界要求值更小，空間適應性更好。車輛相關(guān)限界參數(shù)如表3所示。

表3 車輛相關(guān)限界參數(shù)表

（3）預留荷載適應性。捷運系統(tǒng)預留橋墩的設(shè)計荷載參考三菱、龐巴迪車輛技術(shù)參數(shù)，膠輪APM和膠輪有軌電車均滿足預留荷載值，車輛荷載參數(shù)如表4所示。T2西側(cè)四層區(qū)域走行面敷設(shè)于樓板之上，預留橋墩所處區(qū)域為3層樓板及旅客通道，后期施工應盡量采用輕型工程結(jié)構(gòu)，減小對航站樓結(jié)構(gòu)的影響。膠輪有軌電車高架線路采用鋼梁結(jié)構(gòu)，相較膠輪APM使用的混凝土結(jié)構(gòu)適應性更好，但其結(jié)構(gòu)梁的運輸存在一定的困難，需進一步研究施工方案。

表4 車輛荷載參數(shù)表

（4）客流適應性。2種制式車輛的運能參數(shù)如表5所示。膠輪APM可實現(xiàn)單節(jié)車輛運行，最大定員為480～600人，膠輪有軌電車至少需要2輛編組，最大定員為240～300人。相同運能需求下，膠輪APM編組數(shù)量小，對應站臺有效長度短，當機場客流斷面較大時，膠輪有軌電車存在運能不足的情況。目前膠輪APM車輛具有貫通式和分隔式2種，膠輪有軌電車為貫通式，針對空陸側(cè)混合的捷運線路，膠輪有軌電車需進行車廂改造。

表5 車輛運能參數(shù)表

（5）工程經(jīng)濟性。建設(shè)成本方面充分考慮機場不停航施工的特點，經(jīng)計算，2種車輛制式的工程建設(shè)成本如表6所示。膠輪APM投資比膠輪有軌電車多1.66億元，投資差額主要為核心機電設(shè)備系統(tǒng)，主要原因在于膠輪APM制式車輛目前尚未完全實現(xiàn)國產(chǎn)化。膠輪APM車輛購置費約1 150萬元/輛，膠輪有軌電車約350萬元/輛。運維成本方面，機場捷運系統(tǒng)一般采用全部或部分外包的形式進行運維管理，但車輛相關(guān)核心設(shè)備仍由車輛廠家負責提供服務(wù)。參考國內(nèi)機場運維經(jīng)驗，膠輪APM運維成本約2 500萬元/年，膠輪有軌電車目前尚無商業(yè)運營案例，運維成本有待考證。

表6 不同車輛制式的工程投資表 萬元

（6）運營可靠性。膠輪APM在國內(nèi)外機場均有廣泛的應用，運營管理經(jīng)驗豐富，針對運營過程中可能發(fā)生的突發(fā)事件，有較好的應急管理措施。膠輪有軌電車在國內(nèi)無商業(yè)運營線路，運維管理經(jīng)驗欠缺。

綜上分析，2種膠輪制式均適用于T1、T2航站樓空陸側(cè)捷運系統(tǒng)，但各有利弊。膠輪APM的編組方便、靈活，可以最大化的利用車輛運能，節(jié)省運營成本，同時國內(nèi)以及廣州本地均有膠輪APM線路運營經(jīng)驗，運營安全可靠且有保障，但由于車輛核心服務(wù)技術(shù)未完全實現(xiàn)國產(chǎn)化，導致設(shè)備更新升級效率低，工程總投資較高。膠輪有軌電車工程適應性與膠輪APM相似，且總投資較低，后期服務(wù)有保障，但面對尖峰客流，存在運能不足的可能性，且運營經(jīng)驗尚有不足。本工程最終車輛制式的確定還需考慮機場其他相關(guān)部門的意見。

5 結(jié)論

軌道交通具有運量大、準點率高、舒適快捷等優(yōu)點，隨著國內(nèi)航空業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，大型國際樞紐機場正在建設(shè)和完善內(nèi)部的軌道交通系統(tǒng)，捷運系統(tǒng)作為機場軌道交通的組成部分，運用在大規(guī)模、多航站樓的機場中，可以明顯縮短機場旅客的中轉(zhuǎn)時間，提高機場服務(wù)水平和國際競爭力。

目前國內(nèi)機場捷運線路均為地下線，白云機場T1、T2航站樓間捷運系統(tǒng)規(guī)劃為高架線，有可能成為國內(nèi)首條機場內(nèi)穿越航站樓的高架捷運線路。通過分析本項目的功能需求和外部條件，膠輪APM和膠輪有軌電車均有較好的適應性，綜合考慮白云國際機場的規(guī)模及運營時效，推薦選擇膠輪APM。本工程首次將國產(chǎn)膠輪有軌電車應用到機場捷運中進行對比分析，具有一定的參考性。在實際工程中，車輛制式的選擇還應綜合考慮機場或城市的軌道交通總體規(guī)劃，盡可能實現(xiàn)捷運車輛與其他軌道線路車輛的資源共享，降低工程總投資。