成都天府国际机场自动旅客运输系统线路方案研究

2019-11-13李霖

城市轨道交通研究 2019年10期

李霖

(成都天府国际机场建设指挥部，641413，成都//工程师)

目前，成都市双流机场承担的客货吞吐量已居全国第四，仅次于北京、上海、广州。但是由于受规模制约，双流机场的运能已达到饱和，长期处于高负荷运转状态，亟需扩建新机场。另一方面，成都市建设新机场也是国家战略发展的需要。新机场将成为与北京、上海、广州3个城市遥相呼应、贯通南北、连接东西的中国第四个国家级国际航空枢纽[1]。

2016年，国家发改委批复同意建设成都天府国际机场的可行性研究报告，按满足2025年旅客吞吐量4 000万人次、货邮吞吐量70万t、飞机起降量32万架次的目标设计，总投资718.64亿元[2]。远期规划拟建4座航站楼、6条跑道，可满足9 000万人次的年旅客吞吐量。

1 天府国际机场的总体布局与交通规划

成都天府国际机场总体采用分散式航站楼布局，4座单元式航站楼如2只太阳神鸟，以2个独立的候机楼形式手拉手连接,如图1所示。

图1 成都天府国际机场设计鸟瞰图

成都天府国际机场的对外交通规划中将构建2个交通圈：一是以高速铁路、城际铁路、高速公路为依托的连接川南、川东、川北、川西等区域，半径约200 km的城际交通圈；二是以成都市地铁18号线、高速公路、城市快速路为依托，连接主城区、新城区及双流机场的100 km辐射范围的城市区域交通圈。

对于机场内交通，规划建设以航站楼为中心、服务空侧、陆侧客流的多层次综合交通系统，包括机场线、出租车、社会车辆、摆渡车等高架为主的道路交通系统，以及串联4个航站楼的自动旅客运输(APM)系统、航站楼至停车场的个人快速运输(PRT)系统。天府国际机场的总体布局如图2所示。

图2 成都天府国际机场航站楼周边交通总体布局

2 建设天府国际机场APM线的必要性

机场的交通需求一般分2个层次：城市中心与机场交通中心之间的通达需求，以及机场内部交通中心、航站楼、卫星厅、商业配套及停车场之间的交通接驳需求。本文主要研究机场内的交通接驳需求，其客流组成以中转旅客转机需求为主。

机场旅客一般均有携带行李，且商务客流较多，对交通服务的要求也较高。因此，在旅客流线设计上应尽量做到短而直接，尽量少转换楼层，减少旅客在航站楼内的步行距离，以提高换乘的舒适度和安全性。航站楼内最大步行距离宜为300 m，超过300 m时应为旅客提供便利的机械辅助设施，而超过750 m时则宜规划摆渡车或APM系统[3]。

如图2所示，在成都天府国际机场项目中，对于北区(或南区)航站楼内部，即T1与T2(或T3与T4)之间的间距约560 m，尚可通过适当的步行并辅以自动步道予以解决。而南区航站楼与北区航站楼的间距约2 700 m，按自动步道名义速度最大为0.75 m/s[4]计算，走完全程至少需要1 h。无论是从设备规模、乘客体验角度，还是通达时间的需求上分析，南区航站楼至北区航站楼间不适合设置如此长距离的自动步道。

航站楼间中转客流较高，预计远期高峰小时客流在5 000人左右。一般情况下，机场摆渡车的运能为130人/车，载客量较小。为满足高峰客流的运输需求，每小时需开行摆渡车约40趟，这将增加空侧交通的复杂程度。而且，旅客需要到航站楼外乘车，步行距离增加。因此，无论是从运能水平、服务水平还是运输组织难度上来看，摆渡车并不具备完全解决空侧旅客交通的能力。

虽然成都地铁18号线连通了南北航站楼，但18号线的功能定位是贯通市区与机场之间的快线，主要解决市区通勤和市区至机场点到点的陆侧交通需求，不适合同时承担本项目南北航站楼间的空侧运输任务。

18号线远期高峰断面为6万人次/h，采用8辆编组地铁，其能力与航站楼间的高峰小时客流3 000～5 000人次/h的差距悬殊，即便是局部开行小交路，其经济匹配性仍然较差。此外，18号线的平均站间距为7.2 km，选用了最高速度140 km/h、AC 25 kV接触网供电的“改进”A型车，若选择小编组地铁作为18号线的接驳线路，速度性能不能完全发挥，有“大牛拉小车”的缺陷。

APM小巧灵活，其兴起即源于机场，并且是目前机场内部轨道交通系统的首选。在全球吞吐量较大的机场，如亚特兰大、达拉斯沃斯堡、华盛顿杜勒斯、法兰克福、新加坡、香港、北京等32个机场，均建设了APM系统[5]。

在本项目中，若采用APM系统，可以利用其适应最小22 m的平面曲线半径特点，较好地串联起4个航站楼；采用无人驾驶系统，可靠性高，满足昼夜不间断运行；采用灵活编组列车，可满足飞机晚点等情况下的突发客流运输要求，经常“临时性”地开行不同编组的列车，服务效果好。

综上，由于空陆侧客流组织复杂，地铁18号线技术标准与航站楼间运输服务的匹配度较差，机场对行车间隔服务水平要求高等因素，仅仅依靠自动步道、摆渡车、地铁18号线等并不能完全解决其运输需求，而APM系统与本项目的整体匹配较好，建设APM系统是必要且合适的。

3 天府国际机场APM线的建设规模

在本项目中，根据客流预测，远期4个航站楼之间的中转旅客高峰小时达到3 000人/h以上，综合考虑陆侧客流和工作人员需求后，预计高峰小时客流在5 000人/h左右。

在近期(2021年)的规划与建设中，T1、T2这2座航站楼已于2016年动工。航站楼T1承担部分国内和全部国际航班，预计占天府国际机场总旅客吞吐量的45%；T2承担部分国内航班，其旅客吞吐量占天府国际机场旅客总吞吐量的55%。天府国际机场近期APM系统客流预测见表1。

表1 天府国际机场APM线高峰小时客流预测(近期)

根据表1，采用APM系统进行中转的高峰小时客流预计达636人/h。据成都双流机场的运行经验，2015年双流机场T1、T2航站楼所有工作人员人数约2万人。考虑到天府国际机场近期T1、T2航站楼的设计旅客吞吐量(4 000万人次)与双流机场2015年实际吞吐量大致相当，则天府机场开通运营后所有工作人员总数也按2万人进行预估。考虑天府机场T1、T2航站楼间工作人员的相互沟通，选用1%～2%的比例，即高峰小时有200～400人次/h的工作人员使用空侧APM系统在2座航站楼之间进行通勤转运。由于采用单元式航站楼的运营模式，在运营的初近期，预计旅客走错航站楼的情况将时有发生。这部分旅客也可通过陆侧APM系统前往正确的航站楼。考虑以上几个要素，初近期APM线高峰小时实际使用人数预测约为1 000～1 100人次/h。2节编组的APM列车以每小时开行8列的发车频次并按照3人/m2(即每节列车可77人)考虑,APM线的额定载客量能够满足运输需求。

由于近期建设仅涵盖北部航站楼区域，根据天府国际机场总体设计，APM系统位于北区航站楼及陆侧交通中心下方，且整条线路为地下线路，如在远期再进行建设，难度较大。因此，近期除了建设北部航站楼区域外，同步实施该区域部分APM系统的土建工程。

4 天府国际机场APM线的选线规划

根据天府机场航站楼总体规划方案，对APM系统的线路总体方案进行了研究，提出了“H形”方案和“C形”方案。

4. 1 “H形”方案

如图3所示，“H形”方案在近期采用单线双向拉风箱方式联接T1—T2航站楼，2个航站楼均在中庭花园(图3圆圈处)设站，均采用“侧式+岛式”的3站台模式，并预留远期线路扩展容量和土建接口；远期采用双线压缩环式线路连接T1、T2、T3、T4这4个单元式航站楼，4个航站楼均在各自的中庭花园设一个站点，车站均为“侧式+岛式”的3站台模式，每个航站楼均有直达其它3个航站楼的3种车次，每个车站的3个站台分别与3种车次相匹配。

图3 “H形”线路规划方案

4. 2 “C形”方案

如图4所示，“C形”方案在近期采用单线双向拉风箱式线路联接T1与T2航站楼，T1、T2均在中庭花园设站，T1采用“侧式+岛式”站台，T2采用岛式站台，并预留了远期线路扩展容量和土建接口；远期，采用双线缩环式线路连接T1、T2、T3、T4(远期建设的T3、T4还未进行设计)这4个单元式航站楼，4个航站楼均在中庭花园设一个车站。

图4 “C形”线路规划方案

4. 3 方案比选

采用“H形”方案的优点主要有3个：①采用压缩环式线路，可根据各单元式航站楼之间的中转量灵活调配车辆运营，故障备份可靠性高；②在中庭花园设站，站台可自然采光通风，提升了旅客舒适度；③T1、T2、T3、T4任意2个单元航站楼之间均可直达。采用“H形”方案的缺点有：①每个站点均需要设置3个站台，发3种车次，旅客选择过多，容易选错站台和车次；②线路运营组织复杂，上线车辆的数量多，导致每个车次的发车间隔时间较长；③线路大部分埋深较深(-26.5 m)，且与铁路、城市轨道交通线路在部分区域重叠，施工难度较大。

采用“C形”方案的优点主要有：①采用“C形”双线压缩环线路，运营组织简单，发车间隔时间较短，容量冗余性高，故障备份可靠性高；②在中庭花园设站，站台可自然采光通风，提升了旅客舒适度；③旅客选择简单，容错性高；④大部分线路埋深较浅(-8.5 m)，不会与铁路、城市轨道交通线路产生交叉重叠，施工难度较小。采用“C形”方案的缺点为正线线路相对较长，整体投资额较高。

通过以上2个方案的优缺点比较，秉承“以人为本，旅客第一”的设计原则，综合考虑与地铁18号线同步建设难度、运营组织难度、故障可靠性等因素，最终选择“C形”方案作为APM的推荐方案。

5 天府机场APM线近期建设总体方案

本项目初近期工程共设2个地下车站，分别为T1站和T2站。T2至T1区间为明挖双线矩形隧道，APM隧道与机场行李隧道毗邻。土建工程实施范围同线路设计范围，长度约2.2 km。轨道及机电设备系统实施起点为车辆段，终点为T1站站台北侧的车挡，约0.8 km。APM系统近期建设工程总体方案如图5所示。

图5 天府机场APM线近期建设总体方案

1) 线路平面：初、近期线路于西南方位的车辆段检修线为起点，顺接收发车线，然后以R 60 m(左线)、R 75 m(右线)曲线向北向东转向，接入T2站，T2站台范围内线路平面均为直线。出T2站后，线路向北依次经过R 310 m(左线)、R 150 m(右线)和R 1 400 m(左线)接入T1站，T1站台范围内线路平面均为直线。

2) 线路纵断面：初、近期线路在车辆段、T2站、T1站内均为平坡，两站之间设节能坡，坡度约为1.35‰和2.19‰。

3) T2站:为地下岛式车站，站台宽度14.2 m,如图6所示。在近期，在车站中心位置处设置玻璃隔断，将站台一分为二，西侧为空侧站台，东侧为陆侧站台。在远期空侧乘客使用APM的需求明显高于陆侧需求的情况下，将玻璃隔断向东移一辆车的长度，将站台西侧的3/4部分作为空侧站台，东侧的1/4部分为陆侧站台。