北京新机场轨道交通与市区线网衔接规划方案分析*

孙艺恬 王 治 张 亮 叶霞飞

(1.深圳市前海开发投资控股有限公司,518054,深圳; 2.同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,201804,上海; 3.中国民航机场建设集团公司,100101,北京∥第一作者,助理工程师)



北京新机场轨道交通与市区线网衔接规划方案分析*

孙艺恬1王 治2张 亮3叶霞飞2

(1.深圳市前海开发投资控股有限公司,518054,深圳; 2.同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,201804,上海; 3.中国民航机场建设集团公司,100101,北京∥第一作者,助理工程师)

对城市轨道交通机场线规划设计方案影响显著的因素包括机场线的线路功能、发展模式及与市区线网的衔接模式。城市轨道交通机场线按其线路功能可分为城市轨道交通机场专线、混合线路及一般城市轨道交通线路。城市轨道交通机场线的典型发展模式有完全利用既有轨道交通线路模式，新建轨道交通线路模式及部分利用既有轨道交通线路模式。新建轨道交通机场线与市区线网衔接的典型模式为核心终止式、近端接入式及远端延展式。提出了城市轨道交通机场线与市区线网衔接规划方案的设计思路,并以此思路，从北京新机场航空客流分布情况、线路功能、发展模式和衔接模式4个角度分析了北京新机场轨道交通线路规划设计方案。

机场; 城市轨道交通; 线网衔接; 规划; 方案分析

First-author′s address Shenzhen Qianhai Development Investment & Holding Co.,Ltd.,518054,Shenzhen,China

利用城市轨道交通联系机场与市区已经在世界众多城市得到应用。但目前关于城市轨道交通机场线规划设计的理论还不完善,相关研究多集中于定性分析市区端衔接终点位置的差异性、机场专线站点布设方法[1-2]及机场内部与铁路枢纽的衔接[3]等,对于城市轨道交通机场线与市区线网衔接模式的归纳、特征及其适用性分析及衔接方案生成方法等的研究还较少。

从2013年北京新机场规划发布开始,北京新机场轨道交通线路规划经历了北京西站—新机场站、牡丹园站—新机场站、金融街站—新机场站等多个线路走向和车站分布方案。最后虽采用了草桥站—新机场的规划方案,但因没有成熟的城市轨道交通机场线规划设计方法及方案评价方法,难以科学地判定该方案的优劣。

本文通过对全世界的48座机场65条各类城市轨道交通机场线规划设计案例的分析,归纳了城市轨道交通机场线规划设计的一般规律,提出了城市轨道交通机场规划设计的基本思路和衔接规划方案的评价思路,并据此对北京新机场轨道交通线与市区线网衔接规划方案进行了分析。

1 城市轨道交通机场线规划的影响因素

通过整理国内外城市轨道交通机场线的调查数据发现,城市轨道交通机场线的建设方式、线路形式、接入市区的位置、运营组织方式、车站分布及票制票价等与一般城市轨道交通线路不同,有其独有的特征。其中，对城市轨道交通机场线规划设计方案影响较显著的因素包括机场线线路功能、发展模式及与市区线网的衔接模式。

1.1 城市轨道交通机场线线路功能

城市轨道交通机场线按照其服务功能可分为三类。

(1) 城市轨道交通机场专线。此类线路专门服务于航空乘客、机场工作人员及接送航空乘客人员，其乘客一般都以机场为起终点,且线路一般采用大站间距。例如，北京地铁机场线、港铁机场快线及巴黎奥利机场专线等均属此类。

(2) 混合线路。此类线路除具备机场专线的功能外,还兼顾城市轨道交通快线的功能。线路一般采用大站间距,并常采用快慢车组合运营模式为不同需求的航空乘客和沿线乘客服务。例如，莫斯科机场快线即为混合线路。

(3) 一般城市轨道交通线路。此类线路主要服务于沿线客流,而机场仅作为城市轨道交通线路上的1个客流集散点。其线路站间距与一般城市轨道交通线路类似。例如，上海轨道交通2号线、10号线等均属此类。

通过对国内外城市轨道交通机场线线路功能的调查统计分析可以看出，国外机场专线所占比例很小(见表1),大多为混合线路或一般城市轨道交通线路。这样的线路可兼顾服务沿线城市客流与航空客流,有助于提高线路的运营效率。国内城市轨道交通机场线主要采用一般城市轨道交通线和机场专线形式。其中，上海虹桥国际机场、深圳宝安国际机场及成都双流国际机场都紧靠市区,无需单独规划轨道交通线；而距离市区较远的机场大多采用机场专线。

表1 国内外各类城市轨道交通机场线数量及所占比例

1.2 城市轨道交通机场线发展模式

城市轨道交通机场线的主要功能是承担航空乘客来往机场与市区的较长距离出行。通过案例分析发现,国外城市轨道交通机场线线路功能的实现方式是多样化的(除新建线路,还有利用既有线路、延伸既有线路、从既有线接出支线等多种方法),而国内多通过新建线路来衔接机场与市区。

归纳既有案例一般规律可见,城市轨道交通机场线路发展模式主要有完全利用既有轨道交通线路模式、新建轨道交通线路模式及部分利用既有轨道交通线路模式。3种典型发展模式的特征及适用性见表2。

表2 城市轨道交通机场线典型发展模式

1.3 新建机场线与市区线网典型衔接模式

通过对国内外城市轨道交通机场线与市区线网的空间衔接关系的分析发现,城市轨道交通机场线与市区线网的衔接模式可从两个层面考虑:第一,从城市规划的层面考虑城市轨道交通机场线接入城市的位置; 第二,从城市轨道交通线网规划的层面考虑城市轨道交通机场线与既有轨道交通线网的融合关系。由于市区轨道交通线网规划与城市规划对应,因此城市轨道交通机场线与市区线网的衔接关系主要表现在与城市空间位置的关系上。因此,可将城市轨道交通机场线与市区线网的衔接模式分为核心终止式、近端接入式及远端延展式。

1.3.1 衔接模式的定义

(1) 核心终止式。城市轨道交通机场线伸入城市核心区并终止于城市核心区,其一端联系机场航站楼,另一端终止于中心城区内部的城市轨道交通站点上(在有环线的城市则终止于环线上),并通过与重要枢纽节点或环线站点的衔接，进一步组织与市区其它城市轨道交通的衔接,(见图1 a))。

(2) 近端接入式。城市轨道交通机场线终止于城市核心区外围,故航空乘客需通过城市轨道交通线路或者其它交通方式进行衔接换乘(见图1 b))。

(3) 远端延展式。城市轨道交通机场线穿越城市核心区并延伸到中心城区的另外一端。其一端连接机场航站楼,另一端连接城市副中心、交通枢纽及重要客流集散点等(见图1 c))。

图1 城市轨道交通机场线与市区线网典型衔接模式示意图

1.3.2 适用情况分析

新建城市轨道交通机场线与市区线网衔接的3种典型衔接模式适用性分析见表3。

表3 新建城市轨道交通机场线与市区线网衔接模式适用情况

2 机场轨道交通方案设计思路

城市轨道交通机场线与市区线网衔接规划虽遵循城市轨道交通线路规划的一般规律(如以客流需求为规划依据、尽量节省工程投资、提高轨道交通线路的运营效率等),但城市轨道交通机场线的客流需求特征不同于一般城市轨道交通线路[4-5]。该类线路与市区线网衔接的好坏直接影响线路的运行效率和乘客出行的便捷性。因此,在进行城市轨道交通机场线与市区线网衔接规划设计时应着重考虑与城市轨道交通机场线相关的航空客流的需求特征。本文提出城市轨道交通机场线与市区线网衔接规划方案的设计思路为:

(1) 确定主要航空客流发生区。即通过航空客流发生量预测航空客流主要发生区域。

(2) 判断客流走廊。即根据客流发生区域客流发生量及城市轨道交通分担率判断航空乘客的主要客流走廊,以初步确定线路概略走向。

(3) 确定发展模式。即分析客流走廊上既有(含既有规划)城市轨道交通线路的规划建设及运能富余情况,判断其利用既有轨道交通线路(全部利用、增建支线或延伸)的可行性。

(4) 确定衔接模式。即通过对主要客流发生区域的分布情况确定线路备选衔接模式。若要根据主要客流集散点分布情况确定市区起终点大致位置,应优先考虑将该区域附近的铁路火车站、汽车站等大型交通枢纽作为备选站点。

(5) 确定功能定位。即依据客流走廊上航空客流及常规客流出行总量、分布情况等基本特征和相对关系来确定机场线的功能定位,以选择合理的线路形式。

(6) 沿线常规客流需求分析。对采用混合线路形式的机场线,还要分析市区常规客流的主要发生区域及量级，以了解客流需求,并以此作为线路备选方案的市区起终点、备选站点、开行交路和停站方式的依据。

(7) 构建备选方案。依据客流分析、线路走向、发展模式、衔接模式、起终点位置及线路形式等构建多个不同方案(或方案组),进而形成备选方案集。

3 北京新机场轨道交通线与市区线网衔接规划方案

北京新机场位于北京市南端大兴区南各庄与廊坊市白家务接壤处,距天安门约50 km。北京新机场功能定位为综合性大型国际枢纽机场,规划其远期将与北京首都国际机场同等重要,且相对独立运行,并配合各自的基地航空公司构筑中枢航线网络。该机场以服务北京为主,同时服务京津冀经济走廊城市密集带的发展。

根据北京新机场的功能定位及北京市中心城航空客流集散分布情况,以草桥站作为机场线终点的方案仅为机场专线近端进入式方案的一种思路。由于该方案线路未能覆盖大部分航空客流集散地,故应根据客流需求,从北京新机场轨道交通线功能、可能采用的发展模式及与北京市区轨道交通网络结构衔接等角度出发,按照机场轨道交通方案构思方法优化既有规划方案。

3.1 方案一

方案一为利用京霸城际铁路线路的机场专线方案。该方案是利用规划的京霸城际铁路北京西站至新机场T2航站楼站区间线路(见图2)。该方案实施的前提是该铁路线路运能充足。因此,在京霸城际铁路线路规划阶段应考虑航空客流需求。

该方案是利用规划的京霸城际铁路线开行通往机场的列车,不仅可提供和机场专线同样的服务，还可少建部分城市轨道交通线路,降低城市轨道交通机场线的建设成本。由于铁路部门和城市轨道交通部门存在体制障碍,因此在城际铁路上开行机场专用列车需协调好两者的关系,并协调好城际铁路列车与机场列车的运行组织。即在高峰时段优先考虑开行机场专用列车,非高峰时段兼顾提高城市轨道交通机场线的服务水平，以及城际铁路行车时间与周边城市的统筹。该方案采用单一交路运行,站站停车。

图2 方案一线路走向及车站分布示意图

3.2 方案二

方案二为利用北京地铁大兴线混合线路方案。该方案在既有大兴线的基础上延伸了天宫院站——T2航站楼站的区间线路,并利用北京地铁4号线(西直门站——公益西桥站)和大兴线(公益西桥站——T2航站楼站)的区间线路开行机场列车(见图3)。该方案实施的前提是混合运营段线路运能富余。大兴线早高峰时段发车间隔为3 min,未达到最小发车间隔。这说明大兴线的运能是富余的,在大兴线上开行机场列车是可行的。

图3 方案二线路走向及车站分布示意图

该方案不仅可提供和机场专线同样的服务，充分发挥大兴线的运能;还可少建或缓建部分城市轨道交通线路,减少投资。由于航空客流和城市客流的早晚高峰时段不重合,且大兴线客流呈现明显的高峰、低谷现象，因此在大兴线运能富余的前提下,要协调好大兴线的列车与机场列车的运行图。在早晚高峰时段要优先考虑开行大兴线的列车,非高峰时段协调大兴线及机场行车的运输能力,满足航空客流和市区客流的需求。该方案采用单一交路运行,站站停车。

3.3 方案三

方案三为新机场T2航站楼站至牡丹园站新建混合线路方案。朝阳区、海淀区为航空客流最集中的地区,故可通过新机场至牡丹园间的轨道交通线路进行新机场与市区的衔接,主要服务于菜市口站—金融街站—奥体站客流通道上的航空客流。该方案线路全长53.7 km,共设9站，且站间距小。线路走向及车站分布见图4。北京中心城其他区域的航空乘客可通过与市区线网衔接换乘到机场线而抵达机场。该方案实施前提条件是工程条件良好、工程可实施。

图4 方案三线路走向及车站分布示意图

该方案作为市区快线贯穿市中心,还承担了南苑机场站—牡丹园站间的城市快线功能。城市轨道交通机场线伸入城市核心区远端,线路较长,建设及运营成本较高。考虑到航空客流郊区段与市区段存在差异,为避免线路能力在郊区段的浪费,故该方案采用大小交路混合运行方案。T2航站楼站—牡丹园站为大交路,以服务航空客流为主；南苑机场站—牡丹园站为小交路,同时服务航空客流和市区客流。小交路的设置会增加配车数,并相应增加停车场规模,增加建设成本。

3.4 方案四

方案四为新机场T2航站楼站—北京西站新建机场专线方案。朝阳区及海淀区为航空客流最集中的地区，市区终点站的位置多为大型交通枢纽。方案四线路主要服务于菜市口站—公主坟站客流通道上的航空客流。线路全长46.8 km,共设6站。线路走向及车站分布见图5。北京中心城其他区域的航空乘客可通过与市区线网衔接换乘到机场线而抵达机场。该方案实施前提条件是工程条件良好、工程可实施。

图5 方案四线路走向及车站分布示意图

该方案仅实现了机场快线衔接市中心的功能,且仅服务于航空客流。该方案相较方案二、三,线路较短,建设、运营成本低,由于不服务于市区客流,可能会导致机场线的运营效益差。该方案采用单一交路运行,站站停车。

3.5 方案五

方案五为新机场T2航站楼站至北京站的新建机场专线方案。该方案通过新建机场至铁路北京站间线路实现新机场与市区的衔接,主要服务于菜市口站—东单站—朝阳门站客流通道上的航空客流,并连接对外交通枢纽。线路全长45.6 km,共设6站。线路走向及车站分布见图6。北京市中心城其他航空乘客可通过与市区线网换乘到机场线而抵达机场。

该方案仅实现了机场快线衔接市中心的功能,且仅服务航空客流,故可能会导致其运营效益差。该方案采用单一交路运行,站站停车。

4 结论

(1) 通过国内外城市轨道交通机场线的案例调查,可将城市轨道交通机场线按照其服务功能划分为机场专线、混合线路及一般城市轨道交通线。国外主要采用混合线路或一般轨道交通线路形式,国内多采用机场专线或一般城市轨道交通线路形式。

(2) 城市轨道交通机场线的发展模式主要有完全利用既有轨道交通线路模式、新建轨道交通线路模式及部分利用既有轨道交通线路模式。其中，新建城市轨道交通机场线与市区线网的衔接模式主要有核心终止式、近端接入式及远端延展式。

图6 方案五线路走向及车站分布示意图

(3) 从北京新机场航空客流分布情况、线路功能、发展模式和衔接模式等角度分析了北京新机场轨道交通规划方案。基于充分利用既有轨道交通线路的思想构建了利用京霸城际铁路、地铁大兴线的方案,基于提高线路运营效率的思想构建了新机场至牡丹园站的混合线路方案,基于提高线路旅行速度节省航空乘客接驳时间的思想构建了新机场至北京西站、北京站的机场专线方案。各方案构思特征鲜明,对提高线路运行效率、提高乘客出行便捷性有较强针对性。

[1] 何乐乐.机场接驳轨道交通专线与快速公交专用道适用性评价[D].上海：同济大学,2014.

[2] 吴晓,周一鸣,魏中华,等.机场专线站点布设模型及求解方法[J].交通运输系统工程与信息,2008,8(6):161-166.

[3] STUBBS J,JEGEDE F.The integration of rail and air transport in Britain[J].International Journal of Management Science & Engineering Management,1998,6(1):53-67.

[4] 黄灿彬,杨晓光,谷松原.上海虹桥枢纽机场客流特性分析[J].交通与运输(学术版),2011(S1):133-136.

[5] ANDREAS E,ANDREAS K.Potential and limitations of air-rail links—A general overview[R].Bremen:Institute for World Economics and International Management,Bremen University,2004.

[6] 叶霞飞,顾保南.城市轨道交通规划与设计[M].北京:中国铁道出版社.1999.

Integration Planning of Beijing New Airport Line and Urban Rail Transit Network

SUN Yitian, WANG Zhi, ZHANG Liang, YE Xiafei

The functions,development mode and the connection with urban rail transit network are the main factors influencing Beijing New Airport Line planning, which consists of airport line,joint lines and normal urban rail line in terms of performance.The typical development mode of airport line is to use the existing rail line, build new rail line or partly use the existing line,and the newly built airport line will connect the urban rail network in core termination mode, near end access mode and far end extension.On this basis, the design concept of airport line and the scheme of its connection with urban rail network are put forward,the scheme is further analyzed from 4 aspects:the passenger flow distribution of Beijing new airport line,the line functions,the development mode and the connection mode.

airport; urban rail transit; network connection; planning; plan analysis

*中国民用航空局人事教育司项目(MHRD20130107)

U231

10.16037/j.1007-869x.2017.06.008

2016-10-03)