虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程西航站樓空側(cè)旅客自動(dòng)輸送系統(tǒng)方案研究

姬永紅 朱忠隆

（1.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，200092，上海；2.珠海大橫琴口岸建設(shè)開發(fā)有限公司，519031，珠?！蔚谝蛔髡?，高級(jí)工程師）

1 虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程概況

上海虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程分兩期實(shí)施，建設(shè)目標(biāo)年為2015年。一期工程包括西航站樓及其南、北指廊和指廊2、3（見(jiàn)圖1），以及陸側(cè)的集散道路系統(tǒng)和東交通中心等配套工程，目前已經(jīng)建設(shè)完成并投入實(shí)用。二期工程的方案主要是完成1、4指廊的建設(shè)，并考慮長(zhǎng)距離輸送旅客的交通方式和交通組織，以及運(yùn)輸工具的預(yù)留問(wèn)題。

虹橋機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程西航站樓采用航站主樓加指廊的建筑模式，其建筑平面方案和剖面圖見(jiàn)圖1和圖2。辦票及安檢大廳層位于12.3m，出發(fā)層標(biāo)高為8.4m?？諅?cè)旅客輸送系統(tǒng)的主要功能是運(yùn)送西航站樓和1、4指廊之間的旅客。航站樓出發(fā)點(diǎn)位于主樓與南、北指廊之間。自動(dòng)輸送線路圍繞南、北指廊和候機(jī)長(zhǎng)廊直達(dá)1、4指廊（見(jiàn)圖1）。

旅客辦完值機(jī)手續(xù)后趕到登機(jī)口的空側(cè)路徑最長(zhǎng)達(dá)1 300m，故保證旅客安全準(zhǔn)點(diǎn)登機(jī)十分關(guān)鍵。本文對(duì)出發(fā)旅客出行情況的輸送方案進(jìn)行分析。

2 空側(cè)旅客出行路徑

由西航站樓的設(shè)計(jì)方案可知，需要自動(dòng)輸送的空側(cè)旅客出行的主要路線為：辦票庭辦理登機(jī)手續(xù)及安檢，經(jīng)12.3m層自動(dòng)扶梯到達(dá)8.4m層；8.4m層至登機(jī)口。如圖3所示。

3 空側(cè)旅客自動(dòng)輸送工具

根據(jù)以上分析，考慮國(guó)外各類自動(dòng)輸送系統(tǒng)的性能、造價(jià)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等因素，針對(duì)上海虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)西航站樓建設(shè)的實(shí)際情況，西航站樓空側(cè)旅客運(yùn)輸服務(wù)可選擇的方案有以下幾種：

圖2 西航站樓建筑剖面

圖3 旅客空側(cè)出行路徑示意圖

（1）水平自動(dòng)步道系統(tǒng)以及豎向自動(dòng)扶梯、電梯等道路機(jī)場(chǎng)航站樓內(nèi)部運(yùn)輸系統(tǒng)。

（2）自動(dòng)旅客輸送（APM）系統(tǒng)，屬于有軌式車輛運(yùn)載系統(tǒng)，是國(guó)外大型機(jī)場(chǎng)廣泛采用的旅客自動(dòng)輸送系統(tǒng)。

（3）無(wú)軌小車式APM系統(tǒng)，一般用于機(jī)場(chǎng)航站樓內(nèi)部的旅客運(yùn)輸，載客能力較小（約6～15人），較為便捷，但行駛占用航站樓內(nèi)部空間。

（4）高速自動(dòng)步道系統(tǒng)，該系統(tǒng)較之普通自動(dòng)步道系統(tǒng)的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在速度較快，一般可達(dá)到2.0m／s。

（5）擺渡車，機(jī)場(chǎng)遠(yuǎn)機(jī)位常用的運(yùn)輸工具，載客能力大（約120人），最高速度可達(dá)50km／h。

4 西航站樓空側(cè)旅客自動(dòng)輸送方案分析

對(duì)應(yīng)不同的旅客輸送方案，分析內(nèi)容包括以下兩方面：①系統(tǒng)運(yùn)輸能力分析；②運(yùn)輸組織方案設(shè)計(jì)。本文對(duì)其中的無(wú)軌自動(dòng)輸送（無(wú)軌小車和擺渡車）及有軌自動(dòng)輸送系統(tǒng)（APM）的運(yùn)輸組織方案進(jìn)行重點(diǎn)分析。

4.1 普通自動(dòng)步道方式

4.1.1 系統(tǒng)運(yùn)輸能力

航站樓一期、二期工程旅客的預(yù)測(cè)單向小時(shí)客流量分別為2 000人次／h和3 750人次／h。按運(yùn)輸速度0.5m／s計(jì)算，一座單向運(yùn)輸?shù)钠胀ㄗ詣?dòng)步道每小時(shí)最大運(yùn)輸能力為9 000人次／h，系統(tǒng)運(yùn)輸能力完全能夠滿足。

4.1.2 運(yùn)輸組織方案

自動(dòng)步道屬于一類引導(dǎo)型交通方式，旅客可以選擇使用自動(dòng)步道，因此其運(yùn)輸組織以旅客自行可選擇性的方式進(jìn)行。

4.2 高速自動(dòng)步道方式

4.2.1 系統(tǒng)運(yùn)輸能力

根據(jù)某高速步道產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)資料，按最大運(yùn)輸速度為2m／s計(jì)算，寬度為1 200mm的一座單向運(yùn)輸?shù)母咚僮詣?dòng)步道每小時(shí)最大運(yùn)輸能力為14 625人次／h，系統(tǒng)運(yùn)輸能力完全能夠滿足航站樓一期、二期工程旅客預(yù)測(cè)運(yùn)輸量。

4.2.2 運(yùn)輸組織方案

高速自動(dòng)步道系統(tǒng)的運(yùn)輸組織同普通自動(dòng)步道方式。

4.3 無(wú)軌小車方式

從航站樓自動(dòng)輸送系統(tǒng)的車站到1、4指廊自動(dòng)輸送的車站，線路長(zhǎng)度為820m（外部高架方案），不考慮折返線的長(zhǎng)度，所以運(yùn)行長(zhǎng)度等于兩個(gè)終點(diǎn)站的長(zhǎng)度。

4.3.1 系統(tǒng)運(yùn)輸能力

（1）線路運(yùn)行長(zhǎng)度：820m

（2）車輛技術(shù)性能：最大速度vmax＝20km／h，加速度a＝0.6m／s2，列車載客容量為15人／車（平均值）。

（3）運(yùn)行時(shí)間：旅客上車和下車時(shí)間均為30s，列車往返運(yùn)行時(shí)間（全周轉(zhuǎn)時(shí)間）為2×216.5s＝433s。

（4）運(yùn)輸能力：每列車單向小時(shí)載客量為125人次／h。

4.3.2 運(yùn)輸組織方案

遠(yuǎn)端4指廊最大預(yù)測(cè)運(yùn)輸客流量為1 234人次／h。航站樓到遠(yuǎn)端4指廊的運(yùn)輸組織方案有以下幾種：

（1）單車運(yùn)行方案，單車穿梭運(yùn)行。其全周轉(zhuǎn)時(shí)間T＝433s≈7.22min；發(fā)車時(shí)間間隔為7.22 min；最大旅客等候時(shí)間為7.22min；旅客自動(dòng)輸送單程所花最大時(shí)間為9.83min，所花最少時(shí)間為2.61min；每小時(shí)單向運(yùn)輸量125人，運(yùn)能不能滿足需求；旅客全程最大時(shí)間為23.2min，小于30min，服務(wù)時(shí)間能夠滿足需求。因此，單車穿梭運(yùn)行方案不能滿足需求。

（2）雙車運(yùn)行方案，雙車穿梭對(duì)開運(yùn)行。其全周轉(zhuǎn)時(shí)間T＝7.22min（同單車運(yùn)行方案）；發(fā)車時(shí)間間隔為7.22min／2＝3.61min；最大旅客等候時(shí)間為2.61min；旅客自動(dòng)輸送單程所花最大時(shí)間為5.22min；每小時(shí)單向運(yùn)輸量250人，運(yùn)能不能滿足需求；旅客全程最大時(shí)間為18.6min，小于30min，服務(wù)時(shí)間能滿足需求。因此，雙車運(yùn)行方案不能滿足需求。依此類推，需要10輛車，運(yùn)行方案方能滿足需求。

（3）雙車編組運(yùn)行方案。發(fā)車時(shí)間間隔要求為87.52s≈1.46min；發(fā)車數(shù)為7.22min／1.46min≈5；最大旅客等候時(shí)間為1.46min；旅客自動(dòng)輸送單程所需最大時(shí)間為6.06min；每小時(shí)單向運(yùn)輸量為1 248人，運(yùn)能滿足需求；旅客全程最大時(shí)間為19.44min，小于30min，服務(wù)時(shí)間能滿足需求。

從以上分析可以看出，無(wú)軌小車運(yùn)輸方式具有以下特點(diǎn)：

（1）無(wú)軌小車車身較小，單車容量小，因此所需車輛數(shù)較多，線路上較繁忙，對(duì)線路路權(quán)要求較高，選擇設(shè)置外部高架方案較好；

（2）1、4指廊遠(yuǎn)端機(jī)位從客流運(yùn)輸需求來(lái)看，若不考慮中部登機(jī)口一半的客流量，即在中部登機(jī)口不設(shè)站位，自動(dòng)輸送小車僅運(yùn)送遠(yuǎn)端機(jī)位登機(jī)口旅客，則上述運(yùn)輸方案中無(wú)軌小車運(yùn)輸車輛將減少一半。該運(yùn)輸方案為二站位方案。

（3）若采用雙車編組，站臺(tái)長(zhǎng)度稍長(zhǎng)，對(duì)站臺(tái)設(shè)置要求較高，占有航站樓內(nèi)部空間也相應(yīng)要大。

4.4 擺渡車方式

擺渡車的車輛特征和運(yùn)行線路與無(wú)軌小車的相同。

4.4.1 系統(tǒng)運(yùn)輸能力

（1）線路運(yùn)行長(zhǎng)度：820m

（2）車輛技術(shù)性能：最大速度vmax＝30km／h，加速度a＝0.6m／s2，列車載客容量為100人／車（平均值）。

（3）運(yùn)行時(shí)間：旅客上車和下車時(shí)間均為60s，列車往返運(yùn)行時(shí)間（全周轉(zhuǎn)時(shí)間）為405s。

（4）運(yùn)輸能力：每列車單向小時(shí)載客量為888人次／h。

4.4.2 運(yùn)輸組織方案

遠(yuǎn)端4指廊最大預(yù)測(cè)運(yùn)輸客流量為1 234人次／h。航站樓到遠(yuǎn)端4指廊有單車運(yùn)行和雙車運(yùn)行兩種運(yùn)輸組織方案。

（1）單車運(yùn)行方案：?jiǎn)诬嚧┧筮\(yùn)行。其全周轉(zhuǎn)時(shí)間T＝405s＝6.75min；發(fā)車時(shí)間間隔為6.75 min；最大旅客等候時(shí)間為6.75min；旅客自動(dòng)輸送單程所花最大時(shí)間為9.13min，所花最少時(shí)間為2.38min；每小時(shí)單向運(yùn)輸量888人，運(yùn)能不能滿足需求；旅客全程最大時(shí)間為22.6min，小于30min，服務(wù)時(shí)間能夠滿足需求。因此，單車穿梭運(yùn)行方案不能滿足需求。

（2）雙車運(yùn)行方案：雙車穿梭對(duì)開運(yùn)行。其全周轉(zhuǎn)時(shí)間T＝6.75min（同單車運(yùn)行方案）；發(fā)車時(shí)間間隔為6.75min／2＝3.38min；最大旅客等候時(shí)間為3.38min；旅客自動(dòng)輸送單程所花最大時(shí)間為6.76min；每小時(shí)單向運(yùn)輸量為1 775人，運(yùn)能滿足需求；旅客全程最大時(shí)間為20.2min，小于30min，服務(wù)時(shí)間能滿足需求。因此，雙車運(yùn)行方案能滿足需求。

綜合分析，擺渡車運(yùn)輸方式具有以下特點(diǎn)：

（1）擺渡車車身較大，對(duì)線路路權(quán)要求較高，選擇設(shè)置高架外部方案較好；

（2）從運(yùn)輸能力來(lái)看，擺渡車單車運(yùn)輸量大，2輛車能夠滿足運(yùn)量需求。

4.5 有軌自動(dòng)輸送方式

該系統(tǒng)從航站樓自動(dòng)輸送車站到南、北指廊自動(dòng)輸送車站，線路長(zhǎng)820m，不考慮折返線進(jìn)行切換的長(zhǎng)度，所以運(yùn)行長(zhǎng)度等于兩個(gè)終點(diǎn)站的長(zhǎng)度。

4.5.1 系統(tǒng)運(yùn)輸能力

（1）線路運(yùn)行長(zhǎng)度：820m。

（2）車輛技術(shù)性能：最大速度vmax＝30km／h；加速度a＝0.75m／s2；列車載客容量按3人／㎡計(jì)算，每節(jié)車的載客人數(shù)約為70人。按照我國(guó)目前的標(biāo)準(zhǔn)，車輛載客密度分為擁擠（9人／m2）、標(biāo)準(zhǔn)（6人／m2）和舒適（4人／m2）等3種工況，其中4人／m2在交通運(yùn)輸業(yè)內(nèi)被認(rèn)為是高服務(wù)水平。但考慮到機(jī)場(chǎng)服務(wù)的旅客均或多或少隨身攜帶部分行李，且相對(duì)層次稍高，尤其是歐美等國(guó)際旅客，身材高大，故本次研究舒適工況采用3人／m2的指標(biāo)。

（3）全周轉(zhuǎn)時(shí)間的計(jì)算：旅客上、下車時(shí)間均為45s，列車往返運(yùn)行時(shí)間為2×（S／v＋v／a）＝310s（S＝820m，v ＝5.56m／s，a ＝0.75m／s2），全周轉(zhuǎn)時(shí)間為310s＋2×（45s＋45s）＝400s≈6.7min。

（4）運(yùn)輸能力：每節(jié)車單向小時(shí)載客量為630人。

4.5.2 運(yùn)輸組織方案

遠(yuǎn)端4指廊最大預(yù)測(cè)運(yùn)輸客流量為1 234人次／h。航站樓到指廊4有單軌運(yùn)行和雙軌運(yùn)行兩種方案。

（1）單軌運(yùn)行方案：?jiǎn)诬壌┧筮\(yùn)行。其發(fā)車間隔約為6.7min；旅客單程所花最大時(shí)間為全周轉(zhuǎn)時(shí)間T＋90s（上下客）＋310s／2＝645s≈10.8 min；旅客全程最長(zhǎng)時(shí)間為24.3min，小于30min；每輛車單向運(yùn)輸能力為630人／h，則需編組數(shù)為1.95，取2輛編組能滿足運(yùn)輸能力的要求。因此，單軌運(yùn)輸方案能滿足運(yùn)行服務(wù)要求，且需2輛編組，即總車輛數(shù)為2輛。但單軌運(yùn)行對(duì)事故保暢和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的要求較高。

（2）雙軌運(yùn)行方案：雙軌穿梭運(yùn)行。若采用2列車對(duì)開方式，則發(fā)車時(shí)間間隔為6.7min／2＝3.4min；最大旅客等候時(shí)間為3.4min；旅客自動(dòng)輸送單程所花最大時(shí)間為3.4min＋6.7min／2＝6.8 min；旅客全程最長(zhǎng)時(shí)間為20.2min，小于30min；雙軌穿梭（2輛車）的單向運(yùn)輸能力為1 260人次／h，需要編組數(shù)為0.98，取1輛編組能滿足運(yùn)輸能力要求。因此，雙軌穿梭運(yùn)行能夠滿足運(yùn)行服務(wù)要求，且需要1輛編組，即總車輛數(shù)為2輛。

有軌自動(dòng)輸送系統(tǒng)方案是一類成熟交通運(yùn)行方式，在運(yùn)輸服務(wù)時(shí)間和運(yùn)輸服務(wù)舒適性方面都能夠滿足機(jī)場(chǎng)航站樓內(nèi)部旅客的要求，且其運(yùn)載量相較其他運(yùn)輸方式都大。其主要特點(diǎn)有：①發(fā)車間隔較短，服務(wù)水平較高；②站臺(tái)長(zhǎng)度短，站臺(tái)設(shè)置靈活；③系統(tǒng)可靠性相對(duì)較高，若其中一條線路或其他設(shè)施出現(xiàn)故障，系統(tǒng)仍可運(yùn)行。④車輛編組數(shù)可靈活調(diào)整，采用自動(dòng)載運(yùn)控制系統(tǒng)能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，故障率低；⑤國(guó)內(nèi)大型機(jī)場(chǎng)類似系統(tǒng)已有成熟經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)應(yīng)用案例。

表1為有軌自動(dòng)輸送系統(tǒng)方式的兩種運(yùn)輸組織方案對(duì)比，建議采用雙軌運(yùn)行方案，一方面能夠滿足發(fā)車時(shí)間間隔的最小要求，其次保證系統(tǒng)的一定冗余度是有益處的。

表1 運(yùn)輸組織方案對(duì)比

5 結(jié)論及建議

通過(guò)分析幾種交通方式的旅客自動(dòng)輸送方案，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。

（1）從運(yùn)輸能力來(lái)看，無(wú)軌小車的運(yùn)輸能力較差，雖然無(wú)軌小車方式在服務(wù)時(shí)間上能夠滿足基本要求，但由于每輛車運(yùn)載能力有限（一般載12～25人次），且車輛為電力驅(qū)動(dòng)型，充電頻率高，故其作為應(yīng)急處理類運(yùn)輸方式可以采用，用于中高容量運(yùn)載工具則不適合。

（2）普通步道方式盡管在運(yùn)輸能力上完全能夠滿足二期工程客流要求，但其在服務(wù)時(shí)間上難以保障二期工程，特別是1、4指廊遠(yuǎn)端登機(jī)口旅客的服務(wù)要求，故不宜長(zhǎng)距離采用，可作為輔助性的步行設(shè)施敷設(shè)在航站樓和指廊之間。

（3）從運(yùn)輸能力及運(yùn)輸服務(wù)時(shí)間上看，高速步道方式能夠滿足二期工程指廊1、4對(duì)服務(wù)時(shí)間和服務(wù)舒適性的要求。

（4）擺渡車是機(jī)場(chǎng)內(nèi)部常用的交通工具，采用2輛即可滿足運(yùn)輸組織的需求；但從高架道路來(lái)考慮，其下地面的聯(lián)絡(luò)段對(duì)空間的需求較大，需考慮與地面的聯(lián)絡(luò)問(wèn)題。

（5）有軌自動(dòng)輸送系統(tǒng)在技術(shù)上可作為推薦交通方式或備選方案，其無(wú)論在服務(wù)時(shí)間和服務(wù)質(zhì)量，以及體現(xiàn)大型國(guó)際機(jī)場(chǎng)形象方面，都能夠獲得旅客較高的服務(wù)滿意度，這從國(guó)內(nèi)外大型機(jī)場(chǎng)的成功經(jīng)驗(yàn)和工程應(yīng)用案例上可以看出。

［1］ Wolfgang Bamberg.The planning and preliminary engineering elements for airport automated passenger movers［R］.Leat Elliott Inc.，2004.

［2］ 上海鐵路城市軌道交通設(shè)計(jì)研究院.上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)旅客自動(dòng)輸送系統(tǒng)規(guī)劃研究［R］.上海：上海機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限公司，2005.

［3］ 上?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司.上海虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)西航站樓初步設(shè)計(jì)［R］.上海：上海機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限公司，2007.

［4］ 中國(guó)民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)集團(tuán)公司.上海虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程可行性研究報(bào)告［R］.上海：上海機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限公司，2006.

［5］ 朱忠隆，Wolfgang Bamberg，林晨，等.機(jī)場(chǎng)自動(dòng)旅客輸送系統(tǒng)規(guī)劃技術(shù)及應(yīng)用［J］.城市軌道交通研究 ，2007（9）：37.

［6］ 林晨，萬(wàn)元，朱忠隆，等.虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程西航站樓旅客自動(dòng)輸送系統(tǒng)客流分布預(yù)測(cè)研究［J］.交通與運(yùn)輸，2008（5）：112.

［7］ 上海機(jī)場(chǎng)建設(shè)指揮部，上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院.上海虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程旅客自動(dòng)輸送系統(tǒng)規(guī)劃方案研究［R］.上海：上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院，2007.

［8］ 姬永紅.自動(dòng)旅客輸送系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用展望［J］.城市軌道交通研究，2011（3）：10.