北京市域快軌新機場線關鍵技術及建設標準研究

丁樹奎 姜傳治

(1. 北京市軌道交通建設管理有限公司 北京 100068； 2. 北京城建設計發(fā)展集團股份有限公司 北京 100037)

?

北京市域快軌新機場線關鍵技術及建設標準研究

丁樹奎1姜傳治2

(1. 北京市軌道交通建設管理有限公司 北京 100068； 2. 北京城建設計發(fā)展集團股份有限公司 北京 100037)

新機場線是北京2016調整版建設規(guī)劃中批復的項目，其定位為連接北京新機場和中心城的軌道交通快線，實現(xiàn)中心城與新機場之間“半小時”通達。新機場線從技術特征角度屬市域快軌，從服務特征角度屬機場專線。通過對機場客流特征的分析研究，從時間目標和服務品質兩方面提出新機場線建設的頂層目標需求。以頂層目標和線路特征為基礎，對線站位方案、速度目標值、系統(tǒng)制式、線路設計標準及盾構選型等關鍵技術方案和建設標準進行論證研究，確定新機場線在新機場、團河、草橋共設3座車站；最高運行速度為160 km/h；選用AC25kV供電制式的市域車型；地下區(qū)間選用外徑8.8 m單洞單線的盾構。

城市軌道交通;市域快軌;新機場線; 關鍵技術; 最高速度

1 研究背景

北京市域快軌新機場線是北京新機場“五縱兩橫”配套工程的重要組成部分[1]。

北京新機場選址于北京南部大興區(qū)與河北省廊坊市廣陽區(qū)交界處，永定河北岸，距北京中心城直線距離50 km；定位為大型國際樞紐機場，遠期吞吐量達1億人次，建成后將與首都機場形成“一市兩場、雙樞紐”的競爭格局[2]。但新機場區(qū)位與首都機場相比存在天然的劣勢，首都機場距中心城僅25 km，且南部地區(qū)交通系統(tǒng)欠發(fā)達。由于軌道交通的快速、準時、舒適、便捷優(yōu)勢明顯，因此市域快軌新機場線在新機場眾多配套交通設施中承擔骨干作用，可為新機場提供與中心城之間快速、直達、綠色、大運量的公共交通服務(見圖1)。

圖1 北京新機場區(qū)位示意

新機場線南起新機場北航站樓，北至中心城草橋，線路全長39 km，其中高架段約18 km，地下段約 21 km。線路在六環(huán)以外區(qū)段與京霸城際、機場高速公路走廊并行，在六環(huán)以內區(qū)段沿大興新城廣平大街、范家莊西路敷設。全線共設3座車站，新機場北航站樓站位于北航站樓綜合交通中心地下2層，將與R4線、預留線、京霸城際、廊涿城際、城際鐵路聯(lián)絡線形成換乘；磁各莊站位于大興新城團河地區(qū)，與城際鐵路聯(lián)絡線形成換乘；草橋站位于南三環(huán)玉泉營橋東南側，銜接中心城線網，與M19、M10、M11形成換乘樞紐[3]。

新機場線建設區(qū)位屬北京市域、服務對象為特定的航空乘客，其建設目標、線路功能定位、系統(tǒng)制式選擇等關鍵技術標準問題均歷經了長期的論證過程。筆者參與了北京市域快軌新機場線的論證研究，下面闡釋新機場線關鍵技術方案的論證過程和其中的選擇意圖，旨在拋磚引玉，為北京及其他城市的市域快軌線路建設提供參考。

2 機場客流特征分析及新機場線頂層目標

2.1 機場客流特征分析

根據首都機場乘客現(xiàn)狀調查結論，得到機場乘客出行主要呈現(xiàn)以下幾個特征[4]：

圖2 北京市航空主客源地分布

1) 使用出租車、小汽車的出行比例最高。但是不同客流根據年齡、職業(yè)、國籍、報銷方式、有無大件行李等特征，出行方式的選擇差異較大。

2) 機場乘客是有主客源地的，海淀、朝陽區(qū)的航空乘客占北京市客流量的50%(見圖2)。

3) 70%的乘客可在1 h內到達首都機場。

4) 乘客對總出行時間的需求是第一位的，同時，方便性也是出行方式選擇的重點考慮因素。

圖3 航空乘客選擇機場線意向調查結論

5) 根據對首都國際機場乘客的調研，得到了航空乘客對影響軌道交通方式選擇的各因素排序(見圖3)，可以看到，軌道交通的方便性是乘客最為看重的因素，占到45.8%；其次是時間，占23.9%；舒適度在目前仍然被認為是最少考慮的因素，只有7.9%。

2.2 新機場線頂層目標

新機場線時間目標值以滿足新機場與首都機場的競爭目標為依據，同時考慮與道路交通方式的競爭綜合確定。

根據頂層規(guī)劃目標，機場快線要對中心城西部地區(qū)的航空客流形成時間競爭優(yōu)勢。以中關村、金融街片區(qū)衡量，兩地到首都機場時間均在40 min以內，新機場線需達到此目標才具備競爭優(yōu)勢。考慮接駁、進出站時間，以金融街區(qū)域為參照點，新機場線的旅行時間應控制在30 min以內。

在新機場陸側交通體系中，同時規(guī)劃有機場高速、京霸城際等工程，與新機場線形成互補又競爭的關系，作為城市交通系統(tǒng)，軌道交通與道路交通的競爭更為重要。同樣以金融街、中關村片區(qū)衡量，新機場至金融街出租車約55 min，機場大巴約70 min；新機場至中關村出租車約70 min，機場大巴約85 min；軌道交通新機場至金融街30 min，考慮接駁時間，相比于道路交通仍具有時間優(yōu)勢。

綜合以上分析，確定新機場線的時間目標為新機場至中心城(金融街)旅行時間控制在30 min左右為較合理的時間目標值。

2.3 服務品質

新機場線的競爭力和吸引力不僅僅體現(xiàn)在時間目標上?？v觀各城市的機場線，無不通過各種措施提高其服務品質。尤以香港機場線為代表，舒適寬敞的車內環(huán)境、便捷高效的交通接駁系統(tǒng)、與航空標準相當?shù)能囌痉赵O施、靈活多樣的票制，以及由機場線衍生的城市值機和行李托運等高端功能均為新機場線的建設提供了范本。借鑒香港機場線的成功經驗，結合本線具體情況，從以下幾個方面對服務品質提出需求。

2.3.1 乘坐舒適性

軌道交通對乘客的服務界面，可分為車站層面和列車層面。

在車站層面，通過計算降低客流密度、加大側式站臺寬度、加高站臺站廳層高等措施營造舒適的空間環(huán)境。通過增加大容量垂直電梯的設置,消除乘客攜帶大件行李乘坐軌道交通的不便。同時，針對航空客流特征，在站內設置行李推車、候車座椅等服務設施提供人性化服務。

在列車層面，車內布置采用全座席,并且應充分考慮行李放置需求。車廂應有良好的氣密性，隔聲降噪；列車在運行過程中應保持平穩(wěn)，使乘客在列車高速運行的條件下感覺舒適。

2.3.2 與普通軌道交通換乘的便捷性

新機場線以換乘方式實現(xiàn)與中心城區(qū)線網的緊密銜接，從而輸送通過中心城區(qū)線網換乘而來的客流。根據首都機場線運營的現(xiàn)狀調研表明，目前首都機場線70%的客流為通過線網換乘而來。根據新機場線客流意愿性問卷調查結果(見圖4)表明，在選擇什么樣的交通方式乘坐機場專線的問題上，有41.8%的受訪者選擇了使用其他軌道線接駁，換乘意愿占絕對比例。根據客流預測結果表明，在各預測年，新機場線的換乘量占總乘降量的比例均較高。遠期全日換乘客流量(換入+換出)占全日客流量比例為71%。這意味著做好軌道專線與普線的換乘對于提高軌道交通專線的吸引力非常重要。

圖4 新機場線乘客接駁方式意愿調查結論

2.3.3 車站交通可達性

對于機場線而言，為了追求較高的時間目標，必然不能設置過多的站點。因此，擴大機場線車站的吸引范圍極為重要。新機場線車站與普通地鐵車站最大的區(qū)別在于車站吸引半徑的不同導致交通接駁方式的差異。由表1[4]新機場線各站客流分擔比與普通地鐵站的對比可以看出，機場線車站的主要接駁方式為出租車和社會車輛，占比50%以上，公交車與大巴車次之，占比20%～40%，步行和非機動車占極小的比例。而普通地鐵站的接駁方式則主要由步行和公交構成。

表1 新機場線各站客流分擔比與普通地鐵車站對比 %

因此,對于新機場線車站而言，交通接駁系統(tǒng)是其必備的部分。車站從選址到設計均應將交通接駁需求放在重要的地位加以考慮。具體來講，站址外部需要有良好的道路交通系統(tǒng)方便地面交通的進出，車站周邊需要有一定的空間設置必要的交通接駁設施。

2.3.4 附加航空功能

城市航站樓是衍生于機場線，依托軌道交通車站的航空服務設施。通過設置城市航站樓，航空乘客可在市區(qū)提前辦理值機、行李托運等航空服務。在機場選址普遍距離市區(qū)越來越遠的趨勢下，通過“機場線+城市航站樓”的模式將部分航空功能前置于市區(qū)。增強機場線的航空屬性，不管對于機場線服務品質的提升還是對于機場客流吸引能力的增加都具有積極意義。

3 關鍵技術方案及建設標準

新機場線設計方案的構思需主要考慮兩方面因素：服務功能和技術特征。從服務功能角度，其作為機場專線，需提供符合航空乘客需求的多種服務。從技術特征角度，新機場線站間距大，速度目標值高，具有典型的市域線特征。系統(tǒng)制式的選擇需匹配其工程特點，同時也需從網絡層面考慮資源共享需求。從總體來看，服務功能是頂層目標，技術特征是手段，新機場線整體方案構思應是由頂層目標指導技術手段。

3.1 路由及站位

3.1.1 設站原則及站位選擇

總結新機場線的設站原則，主要有：保證行車速度，盡量少設置車站;車站須與中心城線網實現(xiàn)便捷換乘；能提供必要的設置交通接駁條件的場地。新機場線經論證分析得出，除新機場北航站樓站外共設置兩座車站，分別與中心城和市域線網銜接。

1) 草橋站：中心城線網接軌站。新機場線在中心城的終點選在了草橋站，線路在該點與既有10號線(環(huán)線)，規(guī)劃19號線(快線)、規(guī)劃11號線(南部加密線)銜接換乘。車站緊鄰南三環(huán)與京開高速，位于玉泉營橋東南側綠地中，車站所在位置現(xiàn)狀為高爾夫球場，規(guī)劃利用該地塊建設一座城市航站樓。外部交通銜接及道路系統(tǒng)改善，隨城市航站樓的規(guī)劃建設進行調整。草橋站的選擇主要受車站設置航站樓的需求和用地緊張的客觀因素制約，用地條件成為了“樞紐錨固”之下最重要的影響因素。

2) 磁各莊站：市域線網接軌站。線路在大興新城團河地區(qū)設置一座中間站，即磁各莊站，該站位于大興新城待開發(fā)區(qū)，與城際鐵路聯(lián)絡線(原S6線)形成換乘，亦是本線車輛段的接軌站。本站主要考慮未來大興區(qū)承接機場部分服務功能，為往來人員提供便捷的交通聯(lián)系，與城際鐵路聯(lián)絡線的換乘，也可將服務范圍擴展至順義、通州、亦莊、房山等各外圍新城。站位的選擇則是以軌道交通站點帶動周邊發(fā)展的典型案例，車站與周邊用地交通配套設施同步規(guī)劃建設，在一體化方面有更好的發(fā)揮余地。

3.1.2 路由選擇

區(qū)間設計原則主要有：盡量取直，縮短線路長度;與并行工程整合利用同一通道。由于機場線提供中心城與外圍樞紐之間點到點的快速連接，對運行速度和旅行時間均有一定要求。取直線路可使線路平面形態(tài)順直，減少小曲線半徑，提供列車高速運行的條件；同時可縮短線路長度，從而節(jié)省工程量和旅行時間。由于專線并不服務于沿線，因此路由的選擇應降低對沿線環(huán)境的影響，與其他市政交通走廊集約布置。在六環(huán)以外區(qū)域，線路與京霸城際、新機場高速共走廊敷設，實現(xiàn)交通走廊的集中布置，最大限度地節(jié)省用地，減少對周邊用地的切割和阻斷。在六環(huán)以內區(qū)域，線路沿工業(yè)開發(fā)區(qū)、城市綠隔(綠化隔離地區(qū))、高壓走廊帶、高速公路路側綠地敷設，繞避居住組團及通勤客流走廊，最大限度地減小對周邊環(huán)境的影響，同時避免對城市未來可能發(fā)展的市政交通走廊的占用。

3.2 速度目標值

速度目標值是線路設計的核心指標，它是線路服務水平的重要體現(xiàn)，同時也是系統(tǒng)制式選型的主要依據。合理確定最高速度對整個工程影響至關重要，本節(jié)從時間目標、站間距、線路平面條件等方面，從頂層需求和工程特點角度，對速度目標值提出合理需求，為系統(tǒng)制式選擇提供依據。

如前所述，時間目標按通過機場線與19號線的接力實現(xiàn)北航站樓至中心城(金融街)的半小時通達考慮，北航站樓至草橋旅行時間控制在22 min以內[5]。北航站樓站至草橋站運行距離為38.3 km，為實現(xiàn)22 min通達，全線旅行速度應達到95 km/h左右，結合本線線路特征，重點研究120、140、160 km/h 3個方案。

3.2.1 不同最高速度對時間目標的適應性

不同方案下北航站樓—草橋旅行時間核算如表2所示?？紤]乘客在草橋站與19號線的換乘，航空主客源地金融街、中關村至機場的時間如表3所示。

表2 不同方案下旅行時間

表3 不同方案主客源地至航站樓乘客在途時間比較

以金融街至北航站樓運行時間來看，最高運行速度在140 km/h及以上的方案，其運行時間可滿足規(guī)劃時間的目標；到達牡丹園站時間在40 min以內，較出租車和機場大巴具備明顯的時間優(yōu)勢。

3.2.2 不同最高速度對站間距的適應性

達到最高運行速度的運行距離占站間距的比例(達速比)與最小站間距關系如表4所示。

表4 不同達速比下的站間距

本線的兩個區(qū)間長度分別為13.0、25.3 km，最高速度標準可適應到200 km/h，3個備選方案均可適應。

3.2.3 不同最高速度對平面曲線的適應性

新機場線全線曲線統(tǒng)計情況如表5所示。

表5 新機場線曲線條件與限速適應情況

選用120 km/h的列車，限速曲線2個，總長度為586 m，占全線運營長度比例1.5%；選用140 km/h的列車，限速曲線3個，總長度為999 m，占全線運營長度比例2.6%；選用160 km/h的列車，限速曲線5個，總長度為2 348 m，占全線運營長度比例6.1%；從平面條件情況看，因機場線線路順直，3個最高速度方案均可發(fā)揮各自的速度優(yōu)勢。

3.2.4 小結

從滿足時間目標的角度，選用140 km/h及以上的速度方案可滿足擬定的時間目標值標準。140、160 km/h兩方案時間差值為2.2 min，120 km/h方案超過時間目標約2 min。從站間距和平面曲線適應性角度來看，本線平面順直、站間距大，對140、160 km/h均有較好的適應性。因此，從滿足時間目標需求和適應線路特點角度，新機場線速度目標值應在140 km/h及以上。

但對于選擇140 km/h還是160 km/h，則需進一步比選不同速度方案下車輛選型、供電制式、土建工程、運營能耗等方面，從系統(tǒng)適應性、經濟性等方面研究確定。下節(jié)即對兩速度方案下的系統(tǒng)制式進行綜合比選，以確定系統(tǒng)最高運行速度及系統(tǒng)制式。

3.3 系統(tǒng)制式

頂層速度目標確定后，系統(tǒng)制式選型主要圍繞車輛選型及供電制式選型兩個方面展開。

本線宜選擇最高運行速度140 km/h及以上的車輛。可供選擇的主要是基于A型車平臺研發(fā)生產的120～160 km/h市域樣車，另一種是基于國鐵動車組平臺研發(fā)生產的CRH6F型城際動車組[5]。根據技術特征進行歸類，目前可選用的車型主要有： DC1 500 V、AC25 kV供電的市域車兩種。從車輛成熟度角度，前者目前在國內仍為樣車階段，尚無實際運營業(yè)績，后者在城際平臺下線的產品CRH6F已于2015年在國內實際線路上通過30萬km運用考核，成熟度具備一定優(yōu)勢。因此，本線推薦采用基于CRH6F改型市域車作為推薦方案。

針對兩種車型，主要從供電系統(tǒng)適應性及土建工程匹配性上進行比選分析。

3.3.1 供電系統(tǒng)適應性

從供電系統(tǒng)保障性角度，車速140 km/h目前是DC1 500 V與AC25 kV的分界速度。目前在DC1 500 V條件下，一般車輛最高速度為120 km/h，車速達到140 km/h后，建議采用AC25 kV。

從供電硬件設施需求角度，DC1 500 V供電系統(tǒng)需設置大量的牽引變電所，以平均牽引供電間距3 km計，需設置約14座牽引變電所。由于本線僅有3座車站，因此大量的變電所將在區(qū)間設置，對運營管理和維修養(yǎng)護造成巨大的不便，同時也帶來了工程投資的大量增加。而采用AC25 kV可將變電所數(shù)量降低至2座，極大地降低了工程投資及后期運營維護費用。本線地處市域區(qū)域，周邊外電源接入條件有限，因此采用AC25 kV更符合建設條件。

從接觸網形式角度,剛性接觸網適應的最高速度為140 km/h，但目前在國內尚無應用，且國內地鐵最高運行速度為120 km/h時已經出現(xiàn)剛性接觸網弓網關系不良的現(xiàn)象，而柔性接觸網已經成功應用于高速鐵路工程中。本線選取柔性接觸網作為推薦方案。

3.3.2 土建工程規(guī)模

本線工程特點為車站少區(qū)間長。因此,系統(tǒng)選型對區(qū)間造價影響較大,尤以地下區(qū)間的影響明顯。車速超過120 km/h后，隧道斷面主要由阻塞比和接觸網等設備安裝限界控制[6]。阻塞比及設備安裝限界對圓形隧道限界要求見表6。

表6 不同速度等級及系統(tǒng)制式下隧道限界

根據表6所示，本線選取AC25 kV市域車，柔性接觸網后，圓形隧道斷面主要受接觸網安裝要求控制。對于140、160 km/h車速來講，隧道斷面均為7 600 mm。

3.3.3 系統(tǒng)方案確定

根據速度目標需求，新機場線最高運行速度應選擇140 km/h及以上。根據系統(tǒng)制式比選，車輛采用CRH6F改型市域車，供電制式選用AC25 kV，接觸網安裝方式采用柔性架空接觸網可適應速度目標需求和新機場線地處市郊、站間距大等線路特征。對于土建規(guī)模，140、160 km/h兩個車速下地下區(qū)間隧道斷面均受接觸網安裝高度控制，而非阻塞比，因此兩方案下土建規(guī)模相同。

綜合以上分析，確定新機場線選用CRH6F改型市域車，柔性架空接觸網AC25 kV供電制式，按照最高運行速度160 km/h標準進行建設。后期可根據運營需求合理選擇實際運營速度。

3.4 定員標準及系統(tǒng)能力

機場線服務于高端的航空客流，為提升乘客乘坐的舒適性，定員標準按全座席考慮，車輛內部座椅布置采用“2+2”布置形式，每節(jié)車內座席定員64人。列車采用7+1節(jié)編組形式，全列定員448人。機場客流受天氣、道路交通情況影響較大，機場線應對突發(fā)客流的要求較高，因此在座席之外考慮一部分站席以應對突發(fā)客流，考慮航空乘客攜帶大件行李需求，按2人/m2標準設置站席，列車設計載客量可達698人/列。

系統(tǒng)能力是體現(xiàn)線路服務水平的重要指標，同時也影響到場段布局、信號系統(tǒng)等關鍵設備。根據國內外機場線的運營經驗，目前機場專線系統(tǒng)能力普遍在6 min以上間隔。新機場線遠期高峰小時最大客流斷面為0.58萬人次，按7+1節(jié)編組、全座席定員核算，遠期行車密度為4 min30 s方能滿足客流需求。從列車折返能力核定，新機場線有一節(jié)車廂為行李車，系統(tǒng)能力受行李托運系統(tǒng)的作業(yè)時間影響較大?？紤]2 min停站時間，側式車站站后折返能力為15.5對。經綜合考慮，確定新機場線系統(tǒng)能力為15對，可適應行李系統(tǒng)作業(yè)流程，同時滿足遠期客流需求。

3.5 線路設計標準

本線按160 km/h時速設計，已突破目前《地鐵設計規(guī)范》的適用范圍，國鐵雖有相應速度等級的設計規(guī)范，但其或考慮客貨混運、或考慮高低配速，在適用尺度和工況方面均與本工程有所不同。因此,根據本線特點制定切實可用的標準也是工程設計中的一大重點。

1) 最小曲線半徑。最小曲線半徑主要與最大超高和允許欠超高有關。而最大超高與欠超高均是與舒適度有關的指標。由于本工程列車按全座席布置，因此在舒適度相關取值方面，國鐵更具有參照性。通過參照對比規(guī)范，確定本線最大超高取150 mm[7]，允許欠超高一般情況取61 mm[8]，困難情況取90 mm，因此在設計速度下，最小曲線半徑一般取1 500 m，困難情況下取1 300 m。

2) 緩和曲線長度。緩和曲線長度取值主要受超高順坡率、超高時變率、欠超高時變率等指標影響。通過分析，在160 km/h時速下，控制緩和曲線長度的關鍵指標為超高時變率，L2≥Hv/3.6f，(這里L2為緩和曲線長度;H為圓曲線實設超高；v為設計速度；f為允許超高時變率)，在地鐵設計規(guī)范中f值取40 mm/s，國鐵規(guī)范中f值一般情況取28 mm/s，困難情況取35 mm/s?？紤]到該指標主要影響列車高速進出曲線時過渡的平順性，因此本線參照國鐵規(guī)范取值計算緩和曲線長度。

3) 最小豎曲線半徑。最小豎曲線半徑取值與速度相關，影響舒適度標準。地鐵設計規(guī)范設計速度為100 km/h時的區(qū)間豎曲線半徑取5 000 m，對應豎向加速度為0.16 m/s2，城際與鐵路線路設計規(guī)范在設計速度160 km/h時均取15 000 m[9]，對應豎向加速度為0.13 m/s2。研究表明，豎向加速度在舒適范圍內取值較廣，參照相關規(guī)范，本工程豎向加速度計算值取0.15～0.3 m/s2，由此確定區(qū)間最小豎曲線半徑為15 000 m，困難條件下可取8 000 m。

4) 線路參數(shù)選用原則。線路平面條件是滿足列車高速運行的重要保障，但平面曲線的選取也受制于周邊環(huán)境。對于本線而言，區(qū)間所經區(qū)域多為非建設區(qū)，而站點設置區(qū)域卻多為交通樞紐、區(qū)域中心等地。因此，平面曲線設計的原則應對站端和區(qū)間加以區(qū)分。區(qū)間段線路應滿足列車高速運行，而站端線路條件應考慮列車進出站因素適當降低標準。

3.6 盾構選型研究

本工程草橋—磁各莊區(qū)間存在12 km長大區(qū)間，擬選用盾構法施工[10]。調研國內地鐵和城際鐵路發(fā)現(xiàn)，目前尚未出現(xiàn)采用AC25 kV供電制式、最高運行速度為160 km/h下的如此長距離的盾構區(qū)間。盾構選型針對單線盾構和雙線盾構進行比選，其影響因素主要有接觸網下錨段處理、工期、造價、銜接段處理等因素。

3.6.1 單洞單線方案

單洞單線盾構區(qū)間建筑限界主要受其設備安裝高度控制，為7.6 m，考慮施工誤差及后期鋼環(huán)補強空間共300 mm，確定盾構內徑為7.9 m，取450 mm管片厚度，盾構外徑為8.8 m。該方案隧道內凈空無法滿足接觸網水平下錨段空間需求，因此需設置豎井，在盾構機進場前完成所有下錨段擴挖(見圖5)。

3.6.2 單洞雙線方案

單洞雙線方案為隧道中間設隔墻，考慮設備安裝和阻塞比，確定建筑限界內徑為12.0 m，預留300 mm的鋼環(huán)補強空間和施工誤差，確定隧道內徑為12.4 m，根據計算分析結果，隧道結構管片厚度確定為650 mm,能滿足設計要求，單洞雙線大盾構外徑定為13.7 m(見圖6)。

單洞雙線方案隧道內空間可滿足接觸網下錨段空間需求，無需再行擴挖。

3.6.3 綜合比選

兩方案均可滿足本線需求，具體通過工期、造價兩方面進行對比。

1) 工期。通過調研得出，單洞雙線盾構制造周期較單洞單線盾構制造周期長5個月左右。若采用單洞單線方案，則下錨洞可在盾構機進場前與盾構井同期施作，不對工期造成影響。若采用單洞雙線方案，由于盾構直徑的增加導致區(qū)間入水深度和穿越卵石層距離增加，對掘進速度造成較大影響。同時，單洞雙線方案還需在盾構施工后完成軌下二次結構與中隔墻的施工。綜合分析可知，單洞雙線方案平均比單洞單線方案工期長8.5個月左右。

圖5 單洞單線隧道盾構限界

圖6 單洞雙線隧道盾構限界

2) 造價。由盾構選型引起的造價差異主要有3個部分，分別是盾構機本身的造價、工程造價和盾構井等附屬結構造價。根據調研測算，單洞雙線盾構與單洞單線盾構相比，盾構機成本增加7.5億～9億元，單洞雙線比單洞單線工程全線盾構造價增加4億元。對于附屬結構，由于單洞雙線隧道埋深加大引起盾構井、明挖過渡段等工程量增加，經測算，投資增加3.3億元。綜合以上分析可知，單洞雙線方案較單洞單線方案造價增加16億～19億元。

綜上，從工期可控和造價經濟角度，本線盾構區(qū)間采用外徑8.8 m的單洞單線盾構。

4 結語

新機場線的建設在國內尚無完全的經驗可供借鑒，它已超出了目前《地鐵設計規(guī)范》的適用范圍，但又與城際線路不完全一致。在車輛供電系統(tǒng)的選型上采用了適用于高速、大站間距，與國鐵相似的車型，但從運營組織、管理模式、票價系統(tǒng)上依舊承襲了城市軌道交通的做法。而這些正是市域線的典型特征，新機場線將為北京市域線的建設探索經驗、制定標準。在機場專線功能方面，新機場線在草橋設置城市航站樓、行李托運系統(tǒng)，這些在我國大陸地區(qū)尚屬首次(首都機場線、昆明等城市雖有預留，但并未投入使用)，本線的建設也為國內城市航站樓的建設和運營積累了一定的經驗。

[1] 北京市城市規(guī)劃設計研究院.北京新機場外部綜合交通規(guī)劃[R].北京，2014.

[2] 中國民航機場建設集團公司.北京新機場可行性研究報告[R].北京，2013.

[3] 北京城建設計發(fā)展集團股份有限公司.北京軌道交通新機場線一期工程可行性研究報告[R].北京，2015.

[4] 北京市交通發(fā)展研究中心.北京軌道交通新機場線客流預測報告[R].北京，2015.

[5] 北京城建設計發(fā)展集團股份有限公司.北京軌道交通新機場線車輛與供電制式選型專題研究報告[R].北京，2015.

[6] 北京軌道交通設計研究院有限公司，北京新機場快線壓力舒適度標準及隧道阻塞比研究[R].北京，2014.

[7] 城際鐵路設計規(guī)范：TB 10623—2014 [S].北京：中國鐵道出版社，2015.

[8] 地鐵設計規(guī)范：GB 50157—2013 [S].北京：中國建筑工業(yè)出版社, 2014.

[9] 鐵路線路設計規(guī)范：GB 50090—2006[S].北京：中國計劃出版社，2006.

[10] 北京城建設計發(fā)展集團股份有限公司.北京軌道交通新機場線初步設計文件[A].北京，2016.

(編輯：郝京紅)

Research of Key Issues and Construction Standards on New Airport Express in Beijing

Ding Shukui1Jiang Chuanzhi2

(1. Beijing MTR Construction Administration Corporation, Beijing 100068;2. Beijing Urban Construction Design & Development Group Co., Ltd., Beijing 100037)

New Airport Express in Beijing is a newly approved project in the adjusted list of urban infrastructure construction of Beijing. It is an urban rail transit line to connect downtown areas and the new airport in Daxing district of the city. It is a rapid rail line in technological terms and a dedicated passenger line in service terms. This paper proposed the construction requirements of the new airport line from travel time targets and service qualities by studying the passenger flow characteristics. The paper also demonstrated and studied the key issues and standards on station programs, target speed, system format, design standards and shield type selection in accordance with the top-level goals and characteristics of the line, and finally made the following recommendations: three stations, namely, New Airport Station, Tuanhe Station and Caoqiao Station, will be built; the maximum operation speed will be 160km/h, the power supply format will be AC 25kV and the outer diameter of 8.8m will be selected for the shield machine with a single hole and a single line.

urban rail transit; inner-city rapid rail transit; New Airport Express; key issues; maximum speed

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.04.003

2016-06-22

2016-06-29

丁樹奎，男，教授級高級工程師，從事城市軌道交通建設管理工作,dingshukui@vip.sina.com

北京市科委課題(Z111100059411009)

U231

A

1672-6073(2016)04-0012-08