西安咸阳国际机场旅客捷运系统制式比选

王家乐

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，710043，西安//高级工程师)

机场旅客捷运系统是机场与轨道交通融合的产物，兼具机场和轨道交通的属性。根据国内外发展经验，机场年吞吐量达到1 000万人次以上即产生对旅客捷运系统的需求[1]。截至2017年，我国共有32座机场年吞吐量达到1 000万人次以上[2]，还有8～10座机场即将达到千万级。目前，国内投入运营的机场旅客捷运系统仅有北京首都机场、香港国际机场、台北桃园机场。相关项目的决策、建设及运营经验相对匮乏。规划及在建的十多个机场捷运系统均面临制式选择的问题。本文以西安咸阳国际机场捷运系统为例，对全地下机场旅客捷运系统的制式选择问题进行深入剖析，以期为相关规划与建设提供借鉴。

西安咸阳国际机场捷运系统为联系T5航站楼同2座卫星厅的空侧客运通道，全长2.2 km，均为地下线，设3座车站、1座全地下车辆段(见图1)。

图1 西安咸阳国际机场捷运系统示意图

1 国内外机场旅客捷运系统制式概况

目前世界上已投入使用的机场捷运系统有40多条，所采用制式主要有胶轮、缆车、单轨及钢轮钢轨等[1]。其中,胶轮系统在市场上占主导地位。已运营的机场捷运系统制式占比见表1。

表1 国内外已运营机场捷运系统的各类制式占比

国内在建及规划的机场捷运系统中，上海浦东机场采用钢轮钢轨A型车，上海虹桥机场、重庆江北机场、成都天府机场、武汉天河机场等则采用胶轮导轨的自动旅客捷运系统，昆明长水机场、沈阳桃仙机场、郑州新郑机场及西安咸阳机场等仍处于研究论证过程中。国内外机场捷运系统制式特征明显。(本文中胶轮导轨的自动旅客捷运系统简为APM)

1.1 国外以APM为主，其他制式为辅

APM编组灵活、技术成熟、运维简单，占据了机场捷运系统70%左右的市场。其原因主要在于精准契合了轨道交通与机场客流的特点，将2套系统有机融合，相互促进，有效解决了机场客流疏散问题。

1.2 国内机场钢轮钢轨及APM兼有

国内机场捷运系统目前大多处于规划和论证阶段。钢轮钢轨体系的成熟可靠与APM的小、快、灵技术优势各有千秋。2种体系都有一定市场。

1.3 制式的选取偏市场而轻需求

国际上，APM在机场捷运系统中应用较为广泛，对后续机场的制式选择具有明显的示范效应。

在国内，钢轮钢轨应用相对较多。这种趋势同样也影响了部分机场的规划理念。

由于捷运系统在机场总体规划与建设中占比较小，决策者对捷运系统制式的选定容易受市场干扰，进而偏离了本身的客流需求。

2 主流系统制式的技术特征

钢轮钢轨、磁浮及胶轮等3个主流制式的基本特征见表2。

磁浮制式的列车运行速度高(中低速磁浮列车最高运行速度为100～160 km/h，高速磁浮不小于200 km/h)、能耗大、技术复杂、运维成本高，适用于长距离、大站距的市域线路。而机场捷运系统线路普遍较短，难以发挥磁浮制式速度高的优势，故一般不予推荐。

表2 机场捷运系统主流制式基本特征汇总表[3,4]

钢轮钢轨制式中，地铁A、B型车应用广泛、技术成熟、运能大、性价比高，可作为备选制式。

胶轮制式中，跨坐式单轨及悬挂式空轨等单轨线路列车均依托轨道梁运行，更适合于高架线；APM系统隧道断面与传统A、B型车差异不大，且具有小、快、灵的特点，也可作为备选制式。

结合机场捷运系统的特点及各种典型制式的适应性，本文重点以B型车为代表的钢轮钢轮制式和以庞巴迪为代表的APM制式进行深入比选。

3 主要比选内容及指标

3.1 车辆编组

3.1.1 站立标准

一般的城市轨道交通以通勤为主，故舒适度要求相对较低，其站立标准一般选取5～6人/m2[5]。

IATA(国际航空运输协会)《机场航站楼参考手册》建议枢纽型机场服务水平应达到B～C级，最低人均站立面积标准为1人/m2[6]；MH/T 5104—2006《民用机场服务质量》规定拥挤概率及程度最高的边防检查区域最低人均站立面积标准为1.67人/m2[7]。因此，国内外机场站立标准基本控制在2人/m2以下。

考虑到机场部分客流携带大件行李出行的需求，为保证更高的乘坐舒适度，捷运系统站立标准应适当高于一般城市轨道交通。目前,北京首都机场及深圳宝安机场的捷运系统均采用3人/m2站立标准。

综上所述，西安咸阳国际机场捷运系统站立标准可采用3人/m2。

3.1.2 编组方案

西安咸阳国际机场捷运系统远期高峰小时最大断面客流为8 495人次/h，以3人/m2的站立标准核算，APM 4辆编组、B型车3辆编组均可满足客流需求。相关的运输能力如表3所示。

表3 APM与B型车客流适应性分析表

3.2 运营适应性

3.2.1 对机场客流独特需求的响应

机场捷运系统服务于机场客流，其客流特征与城市轨道交通差异较大,具体如下:

(1) 全天候。由于全球航空网络运行的需要，以及进出港航班的延误，机场全天24 h均有到发旅客。

(2) 随机性。影响航班准点率的因素比较复杂。天气状况、空中交通管制、机械故障及旅客等原因均会导致航班延误，故其客流具有一定的随机性。

(3) 不均衡性。机场客流不均衡性较为明显，其客流高峰值与低谷值交替出现[8]。

(4) 集中性。受多种偶然因素的叠加影响，机场经常会出现多个航班同时到达的情况。客流常短时间高度聚集，体现出较高的集中性。

3.2.2 捷运系统运营特点

机场的运营要求及客流特征决定了捷运系统有其独有的运营特点。

(1) 全天性。捷运系统应具备满足全天候运行的保障能力。

(2) 季节性。捷运系统应根据全年不同季节航班排布情况，灵活调整运营组织方案，以充分适应高峰时段及客流量的变化。

(3) 可靠性。捷运系统虽然自成体系，但作为机场业务链上不可缺少的一环，若其发生故障必然会影响到旅客的出行和整个机场的正常运转，可靠性要求较高。

(4) 舒适性。机场的服务水平，主要体现在“时间”与“空间”两方面。捷运系统应满足不同客流流程的时间目标要求，同时提高舒适度，避免乘客产生“挤地铁”的不良体验。

(5) 非营利性。捷运系统为机场内部公共服务设施，其经济效益主要体现在对机场服务品质的提升上。

3.3 投资对比

从APM 4辆编组与B型车3辆编组控制规模来看，B型车的土建投资明显高于APM，而APM的车辆购置费则高于B型车(见表4)。综合对比，西安咸阳国际机场捷运项目中，采用B型车制式的投资较APM制式高1.58亿元左右。

3.4 评价指标对比分析

在兼顾机场运营需求与轨道交通特性的基础上，遵循“客观性和可比性并重”的原则，提炼出制式评价的核心指标体系，并进行比选(见表5)。

从表5可以看出，APM在运营可靠性与灵活性、环境友好性、乘坐舒适性、便捷性、运营维护等方面的优势较为明显。

表4 采用APM制式与B型车制式投资对比分析表 万元

表5 评价指标及比选汇总表

4 结语

对于机场捷运系统而言，各种制式均有其适用环境，应考虑需求、技术、经济及管理等多方面因素，不能一概而论[10]。本文结合西安咸阳国际机场旅客捷运系统的研究实例，在系统总结机场捷运系统制式现状及存在问题的基础上，分析了典型主流制式的特点，提出地下捷运系统应以APM与B型车作为典型制式，构建了制式比较评价体系，并进行了对比分析。总结出如下几点体会。

(1) 制式选取应坚持以运营及客流需求为导向。决策者在钢轮钢轨和APM之间摇摆不定的一个重要原因是过于看重市场导向，忽视了运营及客流需求。钢轮钢轨固然成熟，而APM也是传统制式，且更符合机场运营特点和客流需求。

(2) APM在运营灵活性及可靠性等方面优势明显。APM车辆以其灵活的编组、成熟的无人驾驶技术、良好的环保性及舒适性，较B型车可更充分地适应机场客流特征及运营组织需求，提供更高的系统安全性及可靠性，保证捷运系统全天24 h不间断运营。

(3) 系统规模及土建投资需结合具体项目分析。不同的机场、不同的捷运系统规划，其客流来源及流线各有不同，其系统设计规模也有所差异。从西安咸阳国际机场案例来看，高峰小时单向客流量在0.9万人次的量级以内，故APM较B型车综合优势明显。面对更高客流量级的需求，一定程度上有利于A、B型车发挥大运量的特点，但其运营灵活性方面的不足仍需做进一步比选研究。