虹桥国际机场扩建工程西航站楼空侧旅客自动输送系统方案研究

姬永红 朱忠隆

（1.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，200092，上海；2.珠海大横琴口岸建设开发有限公司，519031，珠海∥第一作者，高级工程师）

1 虹桥国际机场扩建工程概况

上海虹桥国际机场扩建工程分两期实施，建设目标年为2015年。一期工程包括西航站楼及其南、北指廊和指廊2、3（见图1），以及陆侧的集散道路系统和东交通中心等配套工程，目前已经建设完成并投入实用。二期工程的方案主要是完成1、4指廊的建设，并考虑长距离输送旅客的交通方式和交通组织，以及运输工具的预留问题。

虹桥机场扩建工程西航站楼采用航站主楼加指廊的建筑模式，其建筑平面方案和剖面图见图1和图2。办票及安检大厅层位于12.3m，出发层标高为8.4m。空侧旅客输送系统的主要功能是运送西航站楼和1、4指廊之间的旅客。航站楼出发点位于主楼与南、北指廊之间。自动输送线路围绕南、北指廊和候机长廊直达1、4指廊（见图1）。

旅客办完值机手续后赶到登机口的空侧路径最长达1 300m，故保证旅客安全准点登机十分关键。本文对出发旅客出行情况的输送方案进行分析。

2 空侧旅客出行路径

由西航站楼的设计方案可知，需要自动输送的空侧旅客出行的主要路线为：办票庭办理登机手续及安检，经12.3m层自动扶梯到达8.4m层；8.4m层至登机口。如图3所示。

3 空侧旅客自动输送工具

根据以上分析，考虑国外各类自动输送系统的性能、造价、运营维护等因素，针对上海虹桥国际机场西航站楼建设的实际情况，西航站楼空侧旅客运输服务可选择的方案有以下几种：

图2 西航站楼建筑剖面

图3 旅客空侧出行路径示意图

（1）水平自动步道系统以及竖向自动扶梯、电梯等道路机场航站楼内部运输系统。

（2）自动旅客输送（APM）系统，属于有轨式车辆运载系统，是国外大型机场广泛采用的旅客自动输送系统。

（3）无轨小车式APM系统，一般用于机场航站楼内部的旅客运输，载客能力较小（约6～15人），较为便捷，但行驶占用航站楼内部空间。

（4）高速自动步道系统，该系统较之普通自动步道系统的优越性主要体现在速度较快，一般可达到2.0m／s。

（5）摆渡车，机场远机位常用的运输工具，载客能力大（约120人），最高速度可达50km／h。

4 西航站楼空侧旅客自动输送方案分析

对应不同的旅客输送方案，分析内容包括以下两方面：①系统运输能力分析；②运输组织方案设计。本文对其中的无轨自动输送（无轨小车和摆渡车）及有轨自动输送系统（APM）的运输组织方案进行重点分析。

4.1 普通自动步道方式

4.1.1 系统运输能力

航站楼一期、二期工程旅客的预测单向小时客流量分别为2 000人次／h和3 750人次／h。按运输速度0.5m／s计算，一座单向运输的普通自动步道每小时最大运输能力为9 000人次／h，系统运输能力完全能够满足。

4.1.2 运输组织方案

自动步道属于一类引导型交通方式，旅客可以选择使用自动步道，因此其运输组织以旅客自行可选择性的方式进行。

4.2 高速自动步道方式

4.2.1 系统运输能力

根据某高速步道产品的技术参数资料，按最大运输速度为2m／s计算，宽度为1 200mm的一座单向运输的高速自动步道每小时最大运输能力为14 625人次／h，系统运输能力完全能够满足航站楼一期、二期工程旅客预测运输量。

4.2.2 运输组织方案

高速自动步道系统的运输组织同普通自动步道方式。

4.3 无轨小车方式

从航站楼自动输送系统的车站到1、4指廊自动输送的车站，线路长度为820m（外部高架方案），不考虑折返线的长度，所以运行长度等于两个终点站的长度。

4.3.1 系统运输能力

（1）线路运行长度：820m

（2）车辆技术性能：最大速度vmax＝20km／h，加速度a＝0.6m／s2，列车载客容量为15人／车（平均值）。

（3）运行时间：旅客上车和下车时间均为30s，列车往返运行时间（全周转时间）为2×216.5s＝433s。

（4）运输能力：每列车单向小时载客量为125人次／h。

4.3.2 运输组织方案

远端4指廊最大预测运输客流量为1 234人次／h。航站楼到远端4指廊的运输组织方案有以下几种：

（1）单车运行方案，单车穿梭运行。其全周转时间T＝433s≈7.22min；发车时间间隔为7.22 min；最大旅客等候时间为7.22min；旅客自动输送单程所花最大时间为9.83min，所花最少时间为2.61min；每小时单向运输量125人，运能不能满足需求；旅客全程最大时间为23.2min，小于30min，服务时间能够满足需求。因此，单车穿梭运行方案不能满足需求。

（2）双车运行方案，双车穿梭对开运行。其全周转时间T＝7.22min（同单车运行方案）；发车时间间隔为7.22min／2＝3.61min；最大旅客等候时间为2.61min；旅客自动输送单程所花最大时间为5.22min；每小时单向运输量250人，运能不能满足需求；旅客全程最大时间为18.6min，小于30min，服务时间能满足需求。因此，双车运行方案不能满足需求。依此类推，需要10辆车，运行方案方能满足需求。

（3）双车编组运行方案。发车时间间隔要求为87.52s≈1.46min；发车数为7.22min／1.46min≈5；最大旅客等候时间为1.46min；旅客自动输送单程所需最大时间为6.06min；每小时单向运输量为1 248人，运能满足需求；旅客全程最大时间为19.44min，小于30min，服务时间能满足需求。

从以上分析可以看出，无轨小车运输方式具有以下特点：

（1）无轨小车车身较小，单车容量小，因此所需车辆数较多，线路上较繁忙，对线路路权要求较高，选择设置外部高架方案较好；

（2）1、4指廊远端机位从客流运输需求来看，若不考虑中部登机口一半的客流量，即在中部登机口不设站位，自动输送小车仅运送远端机位登机口旅客，则上述运输方案中无轨小车运输车辆将减少一半。该运输方案为二站位方案。

（3）若采用双车编组，站台长度稍长，对站台设置要求较高，占有航站楼内部空间也相应要大。

4.4 摆渡车方式

摆渡车的车辆特征和运行线路与无轨小车的相同。

4.4.1 系统运输能力

（1）线路运行长度：820m

（2）车辆技术性能：最大速度vmax＝30km／h，加速度a＝0.6m／s2，列车载客容量为100人／车（平均值）。

（3）运行时间：旅客上车和下车时间均为60s，列车往返运行时间（全周转时间）为405s。

（4）运输能力：每列车单向小时载客量为888人次／h。

4.4.2 运输组织方案

远端4指廊最大预测运输客流量为1 234人次／h。航站楼到远端4指廊有单车运行和双车运行两种运输组织方案。

（1）单车运行方案：单车穿梭运行。其全周转时间T＝405s＝6.75min；发车时间间隔为6.75 min；最大旅客等候时间为6.75min；旅客自动输送单程所花最大时间为9.13min，所花最少时间为2.38min；每小时单向运输量888人，运能不能满足需求；旅客全程最大时间为22.6min，小于30min，服务时间能够满足需求。因此，单车穿梭运行方案不能满足需求。

（2）双车运行方案：双车穿梭对开运行。其全周转时间T＝6.75min（同单车运行方案）；发车时间间隔为6.75min／2＝3.38min；最大旅客等候时间为3.38min；旅客自动输送单程所花最大时间为6.76min；每小时单向运输量为1 775人，运能满足需求；旅客全程最大时间为20.2min，小于30min，服务时间能满足需求。因此，双车运行方案能满足需求。

综合分析，摆渡车运输方式具有以下特点：

（1）摆渡车车身较大，对线路路权要求较高，选择设置高架外部方案较好；

（2）从运输能力来看，摆渡车单车运输量大，2辆车能够满足运量需求。

4.5 有轨自动输送方式

该系统从航站楼自动输送车站到南、北指廊自动输送车站，线路长820m，不考虑折返线进行切换的长度，所以运行长度等于两个终点站的长度。

4.5.1 系统运输能力

（1）线路运行长度：820m。

（2）车辆技术性能：最大速度vmax＝30km／h；加速度a＝0.75m／s2；列车载客容量按3人／㎡计算，每节车的载客人数约为70人。按照我国目前的标准，车辆载客密度分为拥挤（9人／m2）、标准（6人／m2）和舒适（4人／m2）等3种工况，其中4人／m2在交通运输业内被认为是高服务水平。但考虑到机场服务的旅客均或多或少随身携带部分行李，且相对层次稍高，尤其是欧美等国际旅客，身材高大，故本次研究舒适工况采用3人／m2的指标。

（3）全周转时间的计算：旅客上、下车时间均为45s，列车往返运行时间为2×（S／v＋v／a）＝310s（S＝820m，v ＝5.56m／s，a ＝0.75m／s2），全周转时间为310s＋2×（45s＋45s）＝400s≈6.7min。

（4）运输能力：每节车单向小时载客量为630人。

4.5.2 运输组织方案

远端4指廊最大预测运输客流量为1 234人次／h。航站楼到指廊4有单轨运行和双轨运行两种方案。

（1）单轨运行方案：单轨穿梭运行。其发车间隔约为6.7min；旅客单程所花最大时间为全周转时间T＋90s（上下客）＋310s／2＝645s≈10.8 min；旅客全程最长时间为24.3min，小于30min；每辆车单向运输能力为630人／h，则需编组数为1.95，取2辆编组能满足运输能力的要求。因此，单轨运输方案能满足运行服务要求，且需2辆编组，即总车辆数为2辆。但单轨运行对事故保畅和运营维护的要求较高。

（2）双轨运行方案：双轨穿梭运行。若采用2列车对开方式，则发车时间间隔为6.7min／2＝3.4min；最大旅客等候时间为3.4min；旅客自动输送单程所花最大时间为3.4min＋6.7min／2＝6.8 min；旅客全程最长时间为20.2min，小于30min；双轨穿梭（2辆车）的单向运输能力为1 260人次／h，需要编组数为0.98，取1辆编组能满足运输能力要求。因此，双轨穿梭运行能够满足运行服务要求，且需要1辆编组，即总车辆数为2辆。

有轨自动输送系统方案是一类成熟交通运行方式，在运输服务时间和运输服务舒适性方面都能够满足机场航站楼内部旅客的要求，且其运载量相较其他运输方式都大。其主要特点有：①发车间隔较短，服务水平较高；②站台长度短，站台设置灵活；③系统可靠性相对较高，若其中一条线路或其他设施出现故障，系统仍可运行。④车辆编组数可灵活调整，采用自动载运控制系统能保证系统稳定运行，故障率低；⑤国内大型机场类似系统已有成熟经验和技术应用案例。

表1为有轨自动输送系统方式的两种运输组织方案对比，建议采用双轨运行方案，一方面能够满足发车时间间隔的最小要求，其次保证系统的一定冗余度是有益处的。

表1 运输组织方案对比

5 结论及建议

通过分析几种交通方式的旅客自动输送方案，得出以下几点结论。

（1）从运输能力来看，无轨小车的运输能力较差，虽然无轨小车方式在服务时间上能够满足基本要求，但由于每辆车运载能力有限（一般载12～25人次），且车辆为电力驱动型，充电频率高，故其作为应急处理类运输方式可以采用，用于中高容量运载工具则不适合。

（2）普通步道方式尽管在运输能力上完全能够满足二期工程客流要求，但其在服务时间上难以保障二期工程，特别是1、4指廊远端登机口旅客的服务要求，故不宜长距离采用，可作为辅助性的步行设施敷设在航站楼和指廊之间。

（3）从运输能力及运输服务时间上看，高速步道方式能够满足二期工程指廊1、4对服务时间和服务舒适性的要求。

（4）摆渡车是机场内部常用的交通工具，采用2辆即可满足运输组织的需求；但从高架道路来考虑，其下地面的联络段对空间的需求较大，需考虑与地面的联络问题。

（5）有轨自动输送系统在技术上可作为推荐交通方式或备选方案，其无论在服务时间和服务质量，以及体现大型国际机场形象方面，都能够获得旅客较高的服务满意度，这从国内外大型机场的成功经验和工程应用案例上可以看出。

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