機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)及技術(shù)創(chuàng)新
自動(dòng)旅客運(yùn)輸（Automated People Mover，APM）系統(tǒng)主要用于短距離旅客運(yùn)輸，如：承擔(dān)機(jī)場(chǎng)航站樓內(nèi)部或航站樓間的旅客輸送任務(wù)，或作為中運(yùn)量軌道交通線路解決城市居民通勤需求。由于機(jī)場(chǎng)特定的運(yùn)行環(huán)境，其應(yīng)用與傳統(tǒng)的城市軌道交通有一定的差異。1 機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)功能定位 捷運(yùn)系統(tǒng)采用現(xiàn)代化的運(yùn)輸方式，承擔(dān)：機(jī)場(chǎng)航站樓之間，航站樓候機(jī)廊內(nèi)，航站樓與衛(wèi)星廳之間，航站樓與陸側(cè)交通中心之間或城市公共交通的旅客運(yùn)輸任務(wù)，并根據(jù)需求向周邊延伸。 現(xiàn)代化的機(jī)場(chǎng)作為城市的綜合交通體，一般均引入了多層次的城市公共交通。捷運(yùn)系統(tǒng)作為其中的一種方式，與航站樓內(nèi)的自動(dòng)步梯、擺渡車、地鐵等具有的特點(diǎn)和適應(yīng)性，互相補(bǔ)充。表1總結(jié)了機(jī)場(chǎng)常見的四種公共交通的定位和技術(shù)特點(diǎn)。 機(jī)場(chǎng)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)可分為機(jī)場(chǎng)空側(cè)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)和陸側(cè)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)。 陸側(cè)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)接近于城市軌道交通系統(tǒng)；而空側(cè)捷運(yùn)系統(tǒng)與機(jī)場(chǎng)運(yùn)行關(guān)系非常密切，與機(jī)場(chǎng)各運(yùn)行子系統(tǒng)交叉界面復(fù)雜，涉及到國(guó)際/國(guó)內(nèi)，出發(fā)/到達(dá)等。 傳統(tǒng)城軌多為通勤客流，具有工作日早晚高峰客流集中，且方向性顯著的特點(diǎn)；在機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)中，客流沒有的集中時(shí)段，但易受天氣或管制等帶來的飛機(jī)集中到達(dá)/離港等影響，出現(xiàn)瞬時(shí)客流高峰。此外，以國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家繁忙機(jī)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)來看，出于轉(zhuǎn)機(jī)需要，客流可能全天候24小時(shí)持續(xù)。 機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)的車輛制式可采用：膠輪路軌APM系統(tǒng)、地鐵、單軌、纜車等多種，從目前全球應(yīng)用來看，以APM系統(tǒng)為主。 APM系統(tǒng)采用橡膠輪胎作為承載和走行機(jī)構(gòu)，車底設(shè)導(dǎo)向輪和軌旁導(dǎo)向軌，實(shí)現(xiàn)車輛導(dǎo)向。具有低振動(dòng)、低噪音、適應(yīng)平面曲線半徑小、爬坡能力強(qiáng)等特點(diǎn)，多采用無人駕駛技術(shù)［1］。表2列出了一些主要參數(shù)。 傳統(tǒng)的城市公共交通主要面向通勤客流，強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)適用和運(yùn)營(yíng)可靠，而機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)多面向商務(wù)客流，其對(duì)服務(wù)品質(zhì)要求更高，相應(yīng)地服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)也與城軌有一定差異，主要體現(xiàn)在四點(diǎn)： 目前國(guó)內(nèi)城軌交通的建設(shè)主要是解決城市通勤客流需求，以大運(yùn)量、骨干線網(wǎng)/路為特征。在站點(diǎn)設(shè)置上，即便是北京、上海等軌道交通線網(wǎng)相對(duì)發(fā)達(dá)的城市而言，也仍在為中心城600~800m站點(diǎn)覆蓋，10分鐘步行可達(dá)而努力。 在機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)中，需考慮許多旅客攜帶有大件行李，同時(shí)商務(wù)出行對(duì)服務(wù)品質(zhì)要求也更高。在旅客流線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡量短而直接，少轉(zhuǎn)換樓層，減少旅客步行距離，提高換乘的舒適度。 根據(jù)最新修編的《MH5002民用機(jī)場(chǎng)總體規(guī)劃規(guī)范（征求意見稿）》，航站樓內(nèi)最大步行距離宜為300m；超過300m時(shí)，應(yīng)為旅客提供便利的機(jī)械輔助設(shè)施；超過750m時(shí)，宜規(guī)劃擺渡巴士或旅客捷運(yùn)系統(tǒng)［2］。在實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)的站間距以400~500m居多，其站點(diǎn)布局較城軌密集。2.2 空間舒適度與站立標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)地鐵相關(guān)規(guī)范，車輛客室額定載客的站立標(biāo)準(zhǔn)為6人/㎡，滿載和軸重按超員9人/㎡，60kg/人校核［3］［4］。在一些機(jī)場(chǎng)快線項(xiàng)目中，考慮到乘距長(zhǎng)，且?guī)в行欣畹奶攸c(diǎn)，采用了高標(biāo)準(zhǔn)，如：連通成都天府機(jī)場(chǎng)的地鐵18號(hào)線，采用了普通車4人/㎡、機(jī)場(chǎng)專列2人/㎡的標(biāo)準(zhǔn)。 機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)的交通工具主要是APM或擺渡車，但國(guó)內(nèi)外均無對(duì)其站立標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。對(duì)于擺渡車，一般取2~3人/㎡，單輛車載客量約50~70人，滿載和軸重則按滿載4人/㎡，75kg/人校核［5］。對(duì)于APM，對(duì)北京、香港、深圳等地項(xiàng)目調(diào)研，其均采用了3人/㎡的站立標(biāo)準(zhǔn)，單輛車載客量約80人，滿載和軸重按8人/㎡，60kg/人校核?？梢?，機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)對(duì)于空間舒適感要求較城軌高。 對(duì)于行車間隔，城軌項(xiàng)目一般要求初期平峰不應(yīng)大于10min，高峰不宜大于5min，系統(tǒng)能力一般要求不小于2min［3］［4］。 根據(jù)《MHT5104-2013民用機(jī)場(chǎng)服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)于捷運(yùn)系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，95%的旅客等車時(shí)間應(yīng)不超過5min［6］，即行車間隔5min。這相比城軌初期10min的要求更高。對(duì)于系統(tǒng)能力，兩者無差異，一般均要求2min。 全天候運(yùn)行。國(guó)際上，大型樞紐機(jī)場(chǎng)都是24小時(shí)不間斷運(yùn)營(yíng)。隨著機(jī)場(chǎng)航站樓利用率的不斷提高，國(guó)際航班轉(zhuǎn)機(jī)客流的持續(xù)增長(zhǎng)，相應(yīng)地要求捷運(yùn)系統(tǒng)服務(wù)時(shí)間與航班同步，即做到24h全天候運(yùn)行，相比城市軌道交通的15~18h更長(zhǎng)。 高可靠性。對(duì)于建設(shè)了APM系統(tǒng)的機(jī)場(chǎng)，由于APM系統(tǒng)運(yùn)量大、不干涉地面交通、不影響站坪飛行運(yùn)行安全，許多機(jī)場(chǎng)主要依靠其來承擔(dān)客流運(yùn)輸任務(wù)，大幅削減甚至常態(tài)下取消了擺渡車，這也要求了捷運(yùn)系統(tǒng)必須可靠，不能因其維修或宕機(jī)導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)癱瘓。 空防安全。民航對(duì)安保的要求高，需要對(duì)安檢/非安檢的旅客嚴(yán)格劃分，涉及到國(guó)際/國(guó)內(nèi)航班的，還要區(qū)分關(guān)內(nèi)/關(guān)外旅客。在航站樓的流線設(shè)計(jì)時(shí)，還需對(duì)到達(dá)/出發(fā)旅客進(jìn)行分流，針對(duì)不同客流擬定方案。在車輛和土建設(shè)計(jì)時(shí)，車輛不再設(shè)置貫通道，并在車輛之間設(shè)置隔門，并在站臺(tái)設(shè)置物理隔斷等。這些都與傳統(tǒng)的城軌項(xiàng)目有一定差異。 航站樓分為主樓與候機(jī)區(qū)，航站區(qū)的布局/構(gòu)型與機(jī)場(chǎng)發(fā)展戰(zhàn)略、區(qū)位條件、跑道構(gòu)型、綜合交通系統(tǒng)和發(fā)展歷史密切相關(guān)，需結(jié)合機(jī)場(chǎng)區(qū)位、使用需求、分期發(fā)展、交通條件、市場(chǎng)特點(diǎn)、運(yùn)行效率、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等因素綜合擬定，一般包括前列式、指廊式、衛(wèi)星廳、衛(wèi)星航站樓等平面構(gòu)型［7］。 機(jī)場(chǎng)多樣化的平面構(gòu)型帶來了捷運(yùn)系統(tǒng)線站位布局的多樣性、復(fù)雜性，使得線路布置較傳統(tǒng)的城軌雙線、環(huán)線等形式更加靈活，可以概括為四種： 1）點(diǎn)到點(diǎn)直線型，如北京首都機(jī)場(chǎng)，捷運(yùn)系統(tǒng)串聯(lián)了T3航站樓內(nèi)的三個(gè)站點(diǎn)，正線采用雙線行車，利用站前或站后的交叉渡線折返； 2）放射型，如美國(guó)奧蘭多機(jī)場(chǎng)，捷運(yùn)系統(tǒng)將交通中心與4個(gè)航站樓連通，采用雙線行車，見圖1； 3）復(fù)線穿梭型，如新加坡樟宜機(jī)場(chǎng)，設(shè)10條線穿梭運(yùn)行（局部設(shè)待避線），將3個(gè)航站樓內(nèi)的7個(gè)站點(diǎn)連接，同時(shí)服務(wù)空、陸側(cè)，見圖2； 4）環(huán)線型，如美國(guó)達(dá)拉斯沃斯堡機(jī)場(chǎng)，設(shè)雙線環(huán)線，串聯(lián)5個(gè)航站樓的10個(gè)站點(diǎn)。 機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)全天候運(yùn)行和高可靠要求，使得一些項(xiàng)目在傳統(tǒng)城軌雙線行車的基礎(chǔ)上建設(shè)了復(fù)線。這使得行車交路更加靈活、豐富，有條件也有必要展開精細(xì)化設(shè)計(jì)。 以正在擴(kuò)建中的香港機(jī)場(chǎng)為例，設(shè)三線并行（2線運(yùn)營(yíng)，1線備用）。在未來，還將進(jìn)一步擴(kuò)建，采用四線并行，如圖3示。圖中，紅色線路為出發(fā)客流，藍(lán)色為到達(dá)；4個(gè)箭頭示意了運(yùn)行方向；黃色線路表示分別在三跑西、三跑東站進(jìn)行站后折返。 因APM的道岔區(qū)占線短、角度大，易于實(shí)現(xiàn)多副道岔緊密布置，有條件實(shí)現(xiàn)多種交路，目前在該項(xiàng)目中共設(shè)計(jì)了20余種方案（包括正常和故障）。 在該項(xiàng)目中，要求在交通中心站停站時(shí)間不少于80s（含下客30s，安全確認(rèn)20s，上客30s），此時(shí)，由于四線并行，可實(shí)現(xiàn)發(fā)車間隔≤75s，車輛采用了6編組列車（5輛車正常載客，1輛車為誤乘乘客返程車廂），單向運(yùn)能達(dá)1.92萬人/h。 在機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)項(xiàng)目中，大多采用了一島兩側(cè)式站臺(tái)，也有采用側(cè)式、島式站臺(tái)，還有一些項(xiàng)目受限于土建條件或特定旅客流線，采用單側(cè)式站臺(tái)。 為了區(qū)分多種旅客流線，有一些區(qū)別于傳統(tǒng)城軌的特色設(shè)計(jì)，如通過一島兩側(cè)式站臺(tái)區(qū)分到達(dá)/出發(fā)的客流；在站臺(tái)設(shè)置玻璃隔斷，區(qū)分空側(cè)/陸側(cè)客流（見圖4）；因地制宜采用港灣式站臺(tái)（見圖5）。4 車輛及機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新 機(jī)場(chǎng)作為城市門戶，對(duì)新技術(shù)較為寬容和開放，對(duì)機(jī)電設(shè)備的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)要求較高，為此有一些特有的技術(shù)應(yīng)用。如： 無人駕駛技術(shù)。無人駕駛技術(shù)在機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)中應(yīng)用較多，且應(yīng)用時(shí)間較早，該減輕了司乘人員壓力，運(yùn)行更加準(zhǔn)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。在城軌項(xiàng)目中，國(guó)內(nèi)第一條采用無人駕駛的是香港南港島線（2016年），并于近年發(fā)展迅猛，目前規(guī)劃和在建的線路達(dá)40條，是國(guó)內(nèi)城軌的發(fā)展趨勢(shì)。 乘客計(jì)數(shù)技術(shù)。自動(dòng)乘客計(jì)數(shù)系統(tǒng)在機(jī)場(chǎng)有應(yīng)用，設(shè)備可以裝在站臺(tái)門頂部，也可裝在列車車門處。技術(shù)上有兩種實(shí)現(xiàn)方式，通過雙目智能攝像機(jī)和立體視覺技術(shù)捕獲分析乘客軌跡，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，也可通過紅外射線實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用為制定科學(xué)的運(yùn)營(yíng)管理、客流規(guī)劃、車輛調(diào)度提供了數(shù)據(jù)支撐，是軌道交通智能化的發(fā)展方向。 在線靈活編組。機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)車輛大多取消了貫通道，具備實(shí)現(xiàn)靈活編組的基礎(chǔ)。以目前技術(shù)和項(xiàng)目應(yīng)用為例，通過2名司乘人員，在車輛段人工駕駛區(qū)域，20min即可實(shí)現(xiàn)車輛的重新編組［8］。該技術(shù)將在美國(guó)洛杉磯機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目中進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域列車自動(dòng)編組，不再需要司乘人員登車操作或確認(rèn)，完全由控制中心調(diào)度員遠(yuǎn)程完成。 牽引變電所設(shè)置油機(jī)冗余。在機(jī)場(chǎng)航站樓項(xiàng)目中，一般均設(shè)置了柴油發(fā)電機(jī)組和不間斷電源作為行李系統(tǒng)、安檢機(jī)、服務(wù)臺(tái)、應(yīng)急照明等的緊急備用電源［9］。在國(guó)外一些機(jī)場(chǎng)中，還為捷運(yùn)系統(tǒng)配置了油機(jī)，在已有雙環(huán)網(wǎng)冗余的基礎(chǔ)上增加了一道保障，將其作為一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷對(duì)待；而國(guó)內(nèi)的城軌項(xiàng)目，只對(duì)弱電機(jī)房設(shè)置了不間斷電源，至于牽引所，采用兩路專線電源或一路電源兩個(gè)回路［4］［10］。 此外，機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)項(xiàng)目采用的車輛還有一些細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)值得城軌借鑒，如：車門開度大，可達(dá)1980mm，相比傳統(tǒng)的城軌A型車1400mm或B型車1300mm更加方便大件行李登乘，縮短了停站時(shí)間。再如：站臺(tái)間隙不大于50mm［11］，比傳統(tǒng)的城軌的內(nèi)藏門70mm或塞拉門100mm更貼合無障礙登乘的需要。以及，車頭取消了司機(jī)駕駛室，視野更加通透，乘坐體驗(yàn)好。 機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)和傳統(tǒng)地鐵均屬于軌道交通系統(tǒng)，運(yùn)維管理模式可借鑒地鐵，但在線路規(guī)模、系統(tǒng)集成、獨(dú)特技術(shù)或設(shè)備（如：無人駕駛、導(dǎo)向軌、道岔、供電軌等）、運(yùn)營(yíng)主體等方面，又與地鐵有一定差異，需要選擇合適的運(yùn)維模式。 圖7對(duì)全球機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)維模式進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，在可獲取信息的29個(gè)項(xiàng)目中，有21個(gè)委托車輛制造商進(jìn)行運(yùn)營(yíng)或維護(hù)，8個(gè)由業(yè)主自主運(yùn)營(yíng)維護(hù)，可見由車輛制造商承擔(dān)運(yùn)營(yíng)、維護(hù)居多。 運(yùn)維組織模式可以歸為三種，見表3。這些模式并不是一成不變的，在發(fā)展演變過程中，市場(chǎng)化特征越來越明顯，專業(yè)的外部團(tuán)隊(duì)正貢獻(xiàn)更多的力量，運(yùn)維的外包范圍越來越大，并成為一種趨勢(shì)。 建議機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)運(yùn)營(yíng)維護(hù)外委核心機(jī)電設(shè)備供應(yīng)商承擔(dān)，服務(wù)期限3~5年。 6 應(yīng)用統(tǒng)計(jì)與分析 全球2018年旅客吞吐量排名前十名的機(jī)場(chǎng)，有9個(gè)建設(shè)了機(jī)場(chǎng)內(nèi)部的捷運(yùn)系統(tǒng)，見表4。東京羽田機(jī)場(chǎng)雖然沒有另行建設(shè)機(jī)場(chǎng)內(nèi)捷運(yùn)，但是建設(shè)了服務(wù)市區(qū)和機(jī)場(chǎng)的跨座式單軌，該線共11站，其中有4個(gè)站設(shè)在機(jī)場(chǎng)內(nèi)。旅客吞吐量前50名的機(jī)場(chǎng)中，有35個(gè)修建了捷運(yùn)系統(tǒng)（25個(gè)采用APM，4個(gè)同時(shí)采用APM和單軌、纜車、地鐵，6個(gè)同時(shí)采用單軌、纜車、地鐵），主要服務(wù)于空側(cè)，見圖8?？梢灶A(yù)見，機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)將成為未來大型機(jī)場(chǎng)的重要子系統(tǒng)之一。 就我國(guó)而言，目前已有三十多個(gè)機(jī)場(chǎng)年旅客吞吐量達(dá)到1000萬人次以上。從國(guó)際上眾多大型機(jī)場(chǎng)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來看，這些機(jī)場(chǎng)將來都有建設(shè)捷運(yùn)系統(tǒng)的需求。 目前，北京首都機(jī)場(chǎng)、香港機(jī)場(chǎng)、浦東機(jī)場(chǎng)的捷運(yùn)系統(tǒng)已投入運(yùn)營(yíng)，深圳寶安、成都天府機(jī)場(chǎng)正在建設(shè)中，另有廣州、西安、重慶、昆明、沈陽、鄭州、長(zhǎng)沙、武漢等正進(jìn)行規(guī)劃研究或已作相關(guān)工程預(yù)留。 機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)與城軌在不同的運(yùn)用場(chǎng)景下，各自具有一些特點(diǎn)，這些特點(diǎn)可供相互借鑒。本文也可為機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考。
本文刊載于《城市軌道交通研究》
作者：王嘉鑫（中車浦鎮(zhèn)龐巴迪運(yùn)輸系統(tǒng)有限公司）
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