机场捷运系统制式比选研究

1、    机场捷运系统制式比选研究    包亚敏杜磊【摘 要】本文对机场捷运系统可以采用的制式进行了分类和比较，并从现状和趋势展望两个角度对机场捷运采用的制式进行适用性分析，通过浦东机场和深圳机场的案例说明了机场捷运系统制式比选工作的必要性，并指出比选的时机。【关键词】系统制式；制式比选；适用性0 引言机场捷运系统的制式，与其所有土建设施和运输组织都直接相关，因此，在机场捷运系统规划设计的早期，需要进行系统制式及比选，包括系统制式比较和车型选择两部分内容。1 系统制式及车辆类型通常意义上来说，机场捷运系统的制式包括胶轮制式、钢轮制式、单轨制式等，每一种制式

2、中又有各种不同车型。1.1 制式分类从目前民航机场已经采用的捷运系统制式来看，主要分为五个大类（见图1），包括胶轮制式、钢轮制式、单轨制式、缆索制式和低速磁浮制式。1）胶轮制式该制式车辆的胶轮具有较强粘附能力，从而在加减速上性能较优，在转弯半径小、高架桥、隧道和对坡度要求高的地形限制条件下，可以最小化工程成本，优化线路集成。在性能上，胶轮制式车辆运行速度不高，一般为5070km/h，胶轮在冰雪天气下很快就会丧失高牵引力的优势；轮胎的损耗速度较快，更换频率高，胶轮技术的低普及率导致安装及保养费用较高；胶轮制式标准不统一，胶轮轨道系统不像钢轮系统已确立标准轨距，具有符合国际标准要求的规格，研制胶轮

3、系统的不同厂商都各自具有互不兼容的专利规格，导致了顾客在决定变更胶轮系统的供应厂商时，要完全重置整个系统的设备。近些年，胶轮系统在国内已经有了一些实际应用的工程案例。北京首都国际机场捷运系统、广州珠江新城旅客自动输送系统、香港国际机场捷运系统都已建成并投入使用。2014年南京浦镇车辆厂与庞巴迪公司成立了国内合资工厂，生产胶轮车和跨坐式单轨车。胶轮制式车型参数见表1。2）钢轮制式随着国内城市轨道交通系统的多年发展，我国相关钢轮制式的研发制造装备应用水平已达到国际水平。钢轮制式车辆的车厢宽敞，能适应中大运量的旅客需求。与胶轮制式相比，钢轮制式选线要求高，振动噪声略大。但是，其具有成熟的标准及规范，

4、相关技术应用广，市场普及率较高，国内地铁和有轨电车发展迅速，有充分的市场竞争环境。此外钢轮制式一般采用独立路权和地下线路，节约土地；噪声和周边干扰少，节约能源。2009-2015年，在全国25个城市将建成总长2 495km的87条轨道交通线路）。国内多家轨道交通车辆制造企业均具有车辆研发、生产和维护的相关能力。国内24个机场年旅客吞吐量达1000万人次以上的城市中，其中17个城市已有钢轮制式轨道交通系统运营，4个城市的轨道系统在建。可见，钢轮制式在国内主要大中城市的普及率很高。钢轮制式车型参数见表23）单轨制式单轨制式系统所需的宽度主要是车辆的宽度决定的，系统多采用高架线路，地面只需建造桥墩，

5、因此，单轨制式的车辆节约土地，占地面积小。此外，胶轮在轨道上走行，噪声较小，且爬坡能力较强。由于跨座式单轨采用包围方式，较不容易出轨。系统造价和维修价格相对较低，但需要建设专用轨道。如果出现紧急情况，在高架线路上的乘客逃生比较复杂。目前，单轨制式的轨道还没有统一的标准。近年来，单轨系统在国内已经有了一些实际应用的工程案例，例如重庆市的轨道交通2号线和3号线两条跨座式单轨系统（见图2）、为曲江新区旅游配套项目修建的西安市曲江旅游单轨线、深圳市的华侨城内的欢乐干线（见图3），目前都已建成投入运营。目前，国内暂无缆索制式应用案例。該制式在国外应用也相对较少，比较适应于点对点的，距离较短的较低运量和服

6、务间隔要求的捷运系统。5）低速磁浮制式国内对低速磁浮技术的研究持续了多年时间，目前已有工程案例进入实施阶段。国内低速磁浮列车具有工程化应用推广条件的代表技术分别掌握在同济大学磁浮中心/上海电气集团、国防科技大学/南车株洲电力机车有限公司、北控集团/唐山机车车辆厂，另外还有西南交通大学等科研机构拥有试验线。国内应用案例有北京市规划的s1线、深圳市规划的8号线，以及连接长沙黄花机场与高铁长沙南站的低速磁浮系统（目前工程在建中），如图4所示。2.2 制式适用性分析1）现状从现状来看，胶轮制式“一统机场”是有其历史原因的。国外机场早期规划阶段并没有考虑使用捷运系统，因此后期再建的空间条件就比较苛刻，只

7、能选用对线路条件适应性较强的胶轮系统。钢轮系统技术当时的技术水平尚难以满足国外机场的高可靠性、高舒适性要求，也使胶轮系统在当时的技术环境下更具有比较优势。上述五种不同制式系统进行初步分析后，见表4。2）趋势展望上述制式在我国的应用前景，主要是要考虑技术与对具体项目的适应性，更重要的是成本问题，若某一技术制式在国内应用前景有限，则会导致该种制式在国内应用成本降低可能性不大。3 基于具体项目的系统制式比选通过对不同车辆制式的介绍和分析可知，机场选择哪种制式来做捷运系统，需要基于不同的项目来进行具体研究和比选。3.1 比选的必要性与时机正是因为不同的机场对捷运系统有不同的需求和存在不同的项目条件，所

8、以引入车辆制式比选是十分必要的，主要表现在以下方面：（1）根据需求确定运营方式，根据规划条件和运营方式选定制式，同样的需求和运营方式，就存在多种制式比选。（2）各种制式都在发展，一种是针对性的，适应独特需求；一种是普遍性的，适应多种需求。目前市场上系统制式，还没有专门为捷运系统“量身打造”的；有些制式现在应用多些，还有些制式将来应用会越来越多。要注意的是，一个机场（或机场集团）最好采用同样的系统制式和车型，否则不便于运营和维护。 （3）项目本身需求也会存在多样化，运输需求、运营管理都是多样化，环境条件要素多元化。例如机场有地铁进来，就可以规划采用与其制式一样的钢轮系统。这样规划的好处就是建设和

9、运营成本大大下降。机场自身不需再组建一套运营、维护队伍。（4）原来的选择比较简单，主要是考虑量的问题，现在要考虑的因素比较多，特别是全寿命周期成本、管理等问题均需要考虑。进行制式比选的时机，一般须在机场规划前期持续进行制式比选研究，主要可分为三个阶段：（1）在机场总体规划阶段，开展制式适应性专题研究，目标是为机场规划及相关预留工程提出必要的控制性条件和要求。（2）在项目申请/可研阶段，开展制式选择专题研究，目标是为项目确定制式种类。（3）在初步设计阶段，要确定车型和编组方案，为系统设计及后续车辆招标确定具体车型及相关技术需求。3.2 比选分析工作国内外机场在开展捷运系统研究时，均对车辆制式开展

10、专门研究。车辆制式比选分析可以从以下两方面逐步开展工作。1）分析要素车辆制式的分析要素至少要包括客运需求匹配、线路条件、可靠性、舒适性、车辆供货及维护资源、经济性（市场成熟度）等。对于经济性，着重考虑建设成本、运营维护成本、项目所在地运维管理商的市场环境。2）主要原则（1）满足功能需求是基本要求，在满足客运需求的前提下，选择经济、实用、可靠、舒适且便于维护的制式；（2）选择成熟可靠产品是关键，坚持车辆技术具备国内规模产业和市场支撑的原则，及车辆标准化要求，选用技术成熟先进、备品来源和维修能力可靠、性价比合理的车辆。（3）关注使用的便利性、经济性是重中之重，由于捷运系统的规模较小，宜充分考虑运营

11、维护的社会化、市场化因素。案例 1 浦东机场捷运系统车辆制式比选浦东机场总体规划规划阶段对系统制式做了许多研究，最终在一期、二期工程实施时，保留了钢轮、胶轮两种制式实施的物理空间条件。之所以没有考虑单轨制式、磁浮制式，主要是这两项技术在国内发展应用情况尚不明朗。浦东机场的捷运系统具有较好的线路条件，基本为直线，对转弯、爬坡无特殊要求，同时机场管理当局对系统性能可靠、经济实用（成本可接受）要求较高，而且非常关注运营维护市场的成熟度。结合上海轨道交通2号线已经接入浦东机场，及上海市轨道交通网络的成熟现状，通过制式类别、需求适应性、技术安全可靠性、舒适性、经济性及运营保障可靠性等方面进行定性分析（见

12、表6）。案例 2 深圳机场捷运系统车辆制式比选深圳宝安机场在总体规划局部调整阶段，启动了捷运系统专题研究，通过协调当地的资源，建立明确的前期可研架构，优势互补，为比选出最适宜的车辆制式提供依据。通过对制式类别、需求适应性、技术安全可靠性、舒适性、经济性、运营保障可靠性及该项目对预留设施改造难度等方面进行综合分析（见表7）。需要特别说明的是：深圳机场已经有轨道交通11号线贯穿航站区。4 小结对于机场捷运系统而言，其制式选择应当根据具体项目情况分析，不能一概而论。各种制式都有其适用环境，包括需求、技术、经济、管理等多方面因素。换而言之，捷运系统不应该是任何单一制式所能全覆盖的，在开展系统制式分析时

13、，要重点注意以下几方面：（1）在规划和实施捷运系统过程中，系统制式比选是很重要的一项工作，一般要在规划设计的早期开展，并在项目规划、设计的不同阶段持续进行。（2）要选择适应物理空间、使用需求、技术安全可靠、舒适、经济且运营维护有保障的制式，同时也要充分考虑运营维护的社会化、市场化环境。例如就选用已进入机场的轨道交通制式，就能更好地发挥社会化、市场化的优势。（3）胶轮系统、单轨系统、缆索系统等仍属于专有系统技术，每种系统均在不同的厂家设计和生产，尚无统一的标准。一些代表性胶轮制式车型都有23代的产品，自身也难以前后兼容。机场规划发展有20年、30年、50年的期限，除了要预留捷运系统扩展和升级的物理空间，还要考虑技术前后延续性。当然随着胶轮、单轨等专有系统制式逐步在国内实现生产制造，在国内市场的推广应用逐步扩大，也会获得应有的发展空间。（4）制式比选中经济性的因素，不仅包括建设（采购）成本，更重要的是包括运营维护成本。捷运系统一般不收费，长期的捷运系统运营投入将主要消耗机场获得的利润。因此，目前阶段运营维护成本（也包括运营保障可靠性）因素，将是制式确定必须关注的重点问题。（5）钢轮系统（城轨）采用的是在国内比较成熟的市场化技术，其主要系统单元，如轨道、列车控制技