虹橋國際機場擴建工程西航站樓空側旅客自動輸送系統方案研究

姬永紅 朱忠隆

（1.上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，200092，上海；2.珠海大橫琴口岸建設開發有限公司，519031，珠?！蔚谝蛔髡?，高級工程師）

1 虹橋國際機場擴建工程概況

上海虹橋國際機場擴建工程分兩期實施，建設目標年為2015年。一期工程包括西航站樓及其南、北指廊和指廊2、3（見圖1），以及陸側的集散道路系統和東交通中心等配套工程，目前已經建設完成并投入實用。二期工程的方案主要是完成1、4指廊的建設，并考慮長距離輸送旅客的交通方式和交通組織，以及運輸工具的預留問題。

虹橋機場擴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圖1和圖2。辦票及安檢大廳層位于12.3m，出發層標高為8.4m?？諅嚷每洼斔拖到y的主要功能是運送西航站樓和1、4指廊之間的旅客。航站樓出發點位于主樓與南、北指廊之間。自動輸送線路圍繞南、北指廊和候機長廊直達1、4指廊（見圖1）。

旅客辦完值機手續后趕到登機口的空側路徑最長達1 300m，故保證旅客安全準點登機十分關鍵。本文對出發旅客出行情況的輸送方案進行分析。

2 空側旅客出行路徑

由西航站樓的設計方案可知，需要自動輸送的空側旅客出行的主要路線為：辦票庭辦理登機手續及安檢，經12.3m層自動扶梯到達8.4m層；8.4m層至登機口。如圖3所示。

3 空側旅客自動輸送工具

根據以上分析，考慮國外各類自動輸送系統的性能、造價、運營維護等因素，針對上海虹橋國際機場西航站樓建設的實際情況，西航站樓空側旅客運輸服務可選擇的方案有以下幾種：

圖2 西航站樓建筑剖面

圖3 旅客空側出行路徑示意圖

（1）水平自動步道系統以及豎向自動扶梯、電梯等道路機場航站樓內部運輸系統。

（2）自動旅客輸送（APM）系統，屬于有軌式車輛運載系統，是國外大型機場廣泛采用的旅客自動輸送系統。

（3）無軌小車式APM系統，一般用于機場航站樓內部的旅客運輸，載客能力較?。s6～15人），較為便捷，但行駛占用航站樓內部空間。

（4）高速自動步道系統，該系統較之普通自動步道系統的優越性主要體現在速度較快，一般可達到2.0m／s。

（5）擺渡車，機場遠機位常用的運輸工具，載客能力大（約120人），最高速度可達50km／h。

4 西航站樓空側旅客自動輸送方案分析

對應不同的旅客輸送方案，分析內容包括以下兩方面：①系統運輸能力分析；②運輸組織方案設計。本文對其中的無軌自動輸送（無軌小車和擺渡車）及有軌自動輸送系統（APM）的運輸組織方案進行重點分析。

4.1 普通自動步道方式

4.1.1 系統運輸能力

航站樓一期、二期工程旅客的預測單向小時客流量分別為2 000人次／h和3 750人次／h。按運輸速度0.5m／s計算，一座單向運輸的普通自動步道每小時最大運輸能力為9 000人次／h，系統運輸能力完全能夠滿足。

4.1.2 運輸組織方案

自動步道屬于一類引導型交通方式，旅客可以選擇使用自動步道，因此其運輸組織以旅客自行可選擇性的方式進行。

4.2 高速自動步道方式

4.2.1 系統運輸能力

根據某高速步道產品的技術參數資料，按最大運輸速度為2m／s計算，寬度為1 200mm的一座單向運輸的高速自動步道每小時最大運輸能力為14 625人次／h，系統運輸能力完全能夠滿足航站樓一期、二期工程旅客預測運輸量。

4.2.2 運輸組織方案

高速自動步道系統的運輸組織同普通自動步道方式。

4.3 無軌小車方式

從航站樓自動輸送系統的車站到1、4指廊自動輸送的車站，線路長度為820m（外部高架方案），不考慮折返線的長度，所以運行長度等于兩個終點站的長度。

4.3.1 系統運輸能力

（1）線路運行長度：820m

（2）車輛技術性能：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）運行時間：旅客上車和下車時間均為30s，列車往返運行時間（全周轉時間）為2×216.5s＝433s。

（4）運輸能力：每列車單向小時載客量為125人次／h。

4.3.2 運輸組織方案

遠端4指廊最大預測運輸客流量為1 234人次／h。航站樓到遠端4指廊的運輸組織方案有以下幾種：

（1）單車運行方案，單車穿梭運行。其全周轉時間T＝433s≈7.22min；發車時間間隔為7.22 min；最大旅客等候時間為7.22min；旅客自動輸送單程所花最大時間為9.83min，所花最少時間為2.61min；每小時單向運輸量125人，運能不能滿足需求；旅客全程最大時間為23.2min，小于30min，服務時間能夠滿足需求。因此，單車穿梭運行方案不能滿足需求。

（2）雙車運行方案，雙車穿梭對開運行。其全周轉時間T＝7.22min（同單車運行方案）；發車時間間隔為7.22min／2＝3.61min；最大旅客等候時間為2.61min；旅客自動輸送單程所花最大時間為5.22min；每小時單向運輸量250人，運能不能滿足需求；旅客全程最大時間為18.6min，小于30min，服務時間能滿足需求。因此，雙車運行方案不能滿足需求。依此類推，需要10輛車，運行方案方能滿足需求。

（3）雙車編組運行方案。發車時間間隔要求為87.52s≈1.46min；發車數為7.22min／1.46min≈5；最大旅客等候時間為1.46min；旅客自動輸送單程所需最大時間為6.06min；每小時單向運輸量為1 248人，運能滿足需求；旅客全程最大時間為19.44min，小于30min，服務時間能滿足需求。

從以上分析可以看出，無軌小車運輸方式具有以下特點：

（1）無軌小車車身較小，單車容量小，因此所需車輛數較多，線路上較繁忙，對線路路權要求較高，選擇設置外部高架方案較好；

（2）1、4指廊遠端機位從客流運輸需求來看，若不考慮中部登機口一半的客流量，即在中部登機口不設站位，自動輸送小車僅運送遠端機位登機口旅客，則上述運輸方案中無軌小車運輸車輛將減少一半。該運輸方案為二站位方案。

（3）若采用雙車編組，站臺長度稍長，對站臺設置要求較高，占有航站樓內部空間也相應要大。

4.4 擺渡車方式

擺渡車的車輛特征和運行線路與無軌小車的相同。

4.4.1 系統運輸能力

（1）線路運行長度：820m

（2）車輛技術性能：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）運行時間：旅客上車和下車時間均為60s，列車往返運行時間（全周轉時間）為405s。

（4）運輸能力：每列車單向小時載客量為888人次／h。

4.4.2 運輸組織方案

遠端4指廊最大預測運輸客流量為1 234人次／h。航站樓到遠端4指廊有單車運行和雙車運行兩種運輸組織方案。

（1）單車運行方案：單車穿梭運行。其全周轉時間T＝405s＝6.75min；發車時間間隔為6.75 min；最大旅客等候時間為6.75min；旅客自動輸送單程所花最大時間為9.13min，所花最少時間為2.38min；每小時單向運輸量888人，運能不能滿足需求；旅客全程最大時間為22.6min，小于30min，服務時間能夠滿足需求。因此，單車穿梭運行方案不能滿足需求。

（2）雙車運行方案：雙車穿梭對開運行。其全周轉時間T＝6.75min（同單車運行方案）；發車時間間隔為6.75min／2＝3.38min；最大旅客等候時間為3.38min；旅客自動輸送單程所花最大時間為6.76min；每小時單向運輸量為1 775人，運能滿足需求；旅客全程最大時間為20.2min，小于30min，服務時間能滿足需求。因此，雙車運行方案能滿足需求。

綜合分析，擺渡車運輸方式具有以下特點：

（1）擺渡車車身較大，對線路路權要求較高，選擇設置高架外部方案較好；

（2）從運輸能力來看，擺渡車單車運輸量大，2輛車能夠滿足運量需求。

4.5 有軌自動輸送方式

該系統從航站樓自動輸送車站到南、北指廊自動輸送車站，線路長820m，不考慮折返線進行切換的長度，所以運行長度等于兩個終點站的長度。

4.5.1 系統運輸能力

（1）線路運行長度：820m。

（2）車輛技術性能：最大速度vmax＝30km／h；加速度a＝0.75m／s2；列車載客容量按3人／㎡計算，每節車的載客人數約為70人。按照我國目前的標準，車輛載客密度分為擁擠（9人／m2）、標準（6人／m2）和舒適（4人／m2）等3種工況，其中4人／m2在交通運輸業內被認為是高服務水平。但考慮到機場服務的旅客均或多或少隨身攜帶部分行李，且相對層次稍高，尤其是歐美等國際旅客，身材高大，故本次研究舒適工況采用3人／m2的指標。

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

（4）運輸能力：每節車單向小時載客量為630人。

4.5.2 運輸組織方案

遠端4指廊最大預測運輸客流量為1 234人次／h。航站樓到指廊4有單軌運行和雙軌運行兩種方案。

（1）單軌運行方案：單軌穿梭運行。其發車間隔約為6.7min；旅客單程所花最大時間為全周轉時間T＋90s（上下客）＋310s／2＝645s≈10.8 min；旅客全程最長時間為24.3min，小于30min；每輛車單向運輸能力為630人／h，則需編組數為1.95，取2輛編組能滿足運輸能力的要求。因此，單軌運輸方案能滿足運行服務要求，且需2輛編組，即總車輛數為2輛。但單軌運行對事故保暢和運營維護的要求較高。

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

有軌自動輸送系統方案是一類成熟交通運行方式，在運輸服務時間和運輸服務舒適性方面都能夠滿足機場航站樓內部旅客的要求，且其運載量相較其他運輸方式都大。其主要特點有：①發車間隔較短，服務水平較高；②站臺長度短，站臺設置靈活；③系統可靠性相對較高，若其中一條線路或其他設施出現故障，系統仍可運行。④車輛編組數可靈活調整，采用自動載運控制系統能保證系統穩定運行，故障率低；⑤國內大型機場類似系統已有成熟經驗和技術應用案例。

表1為有軌自動輸送系統方式的兩種運輸組織方案對比，建議采用雙軌運行方案，一方面能夠滿足發車時間間隔的最小要求，其次保證系統的一定冗余度是有益處的。

表1 運輸組織方案對比

5 結論及建議

通過分析幾種交通方式的旅客自動輸送方案，得出以下幾點結論。

（1）從運輸能力來看，無軌小車的運輸能力較差，雖然無軌小車方式在服務時間上能夠滿足基本要求，但由于每輛車運載能力有限（一般載12～25人次），且車輛為電力驅動型，充電頻率高，故其作為應急處理類運輸方式可以采用，用于中高容量運載工具則不適合。

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

（3）從運輸能力及運輸服務時間上看，高速步道方式能夠滿足二期工程指廊1、4對服務時間和服務舒適性的要求。

（4）擺渡車是機場內部常用的交通工具，采用2輛即可滿足運輸組織的需求；但從高架道路來考慮，其下地面的聯絡段對空間的需求較大，需考慮與地面的聯絡問題。

（5）有軌自動輸送系統在技術上可作為推薦交通方式或備選方案，其無論在服務時間和服務質量，以及體現大型國際機場形象方面，都能夠獲得旅客較高的服務滿意度，這從國內外大型機場的成功經驗和工程應用案例上可以看出。

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