北京市域快轨新机场线关键技术及建设标准研究

北京市域快轨新机场线关键技术及建设标准研究丁树奎;姜传治【摘要】新机场线是北京2016调整版建设规划中批复的项目,其定位为连接北京新机场和中心城的轨道交通快线,实现中心城与新机场之间“半小时”通达.新机场线从技术特征角度属市域快轨,从服务特征角度属机场专线.通过对机场客流特征的分析研究,从时间目标和服务品质两方面提出新机场线建设的顶层目标需求以顶层目标和线路特征为基础,对线站位方案、速度目标值、系统制式、线路设计标准及盾构选型等关键技术方案和建设标准进行论证研究,确定新机场线在新机场、团河、草桥共设3座车站;最高运行速度为160 km/h;选用AC25kV供电制式的市域车型;地下区间选用外径8.8m单洞单线的盾构.【期刊名称】《都市快轨交通》【年(卷),期】2016(029)004【总页数】8页(P12-19)【关键词】城市轨道交通;市域快轨;新机场线;关键技术;最高速度【作者】丁树奎;姜传治【作者单位】北京市轨道交通建设管理有限公司北京100068;北京城建设计发展集团股份有限公司北京100037【正文语种】中文【中图分类】U231北京市域快轨新机场线是北京新机场“五纵两横”配套工程的重要组成部分[1]。

北京新机场选址于北京南部大兴区与河北省廊坊市广阳区交界处，永定河北岸，距北京中心城直线距离50 km；定位为大型国际枢纽机场，远期吞吐量达1亿人次，建成后将与首都机场形成“一市两场、双枢纽”的竞争格局[2]。

但新机场区位与首都机场相比存在天然的劣势，首都机场距中心城仅25 km，且南部地区交通系统欠发达。

由于轨道交通的快速、准时、舒适、便捷优势明显，因此市域快轨新机场线在新机场众多配套交通设施中承担骨干作用，可为新机场提供与中心城之间快速、直达、绿色、大运量的公共交通服务(见图1)。

新机场线南起新机场北航站楼，北至中心城草桥，线路全长39 km，其中高架段约18 km，地下段约 21 km。

线路在六环以外区段与京霸城际、机场高速公路走廊并行，在六环以内区段沿大兴新城广平大街、范家庄西路敷设。

全线共设3座车站，新机场北航站楼站位于北航站楼综合交通中心地下2层，将与R4线、预留线、京霸城际、廊涿城际、城际铁路联络线形成换乘；磁各庄站位于大兴新城团河地区，与城际铁路联络线形成换乘；草桥站位于南三环玉泉营桥东南侧，衔接中心城线网，与M19、M10、M11形成换乘枢纽[3]。

新机场线建设区位属北京市域、服务对象为特定的航空乘客，其建设目标、线路功能定位、系统制式选择等关键技术标准问题均历经了长期的论证过程。

笔者参与了北京市域快轨新机场线的论证研究，下面阐释新机场线关键技术方案的论证过程和其中的选择意图，旨在抛砖引玉，为北京及其他城市的市域快轨线路建设提供参考。

2.1 机场客流特征分析根据首都机场乘客现状调查结论，得到机场乘客出行主要呈现以下几个特征[4]：1) 使用出租车、小汽车的出行比例最高。

但是不同客流根据年龄、职业、国籍、报销方式、有无大件行李等特征，出行方式的选择差异较大。

2) 机场乘客是有主客源地的，海淀、朝阳区的航空乘客占北京市客流量的50%(见图2)。

3) 70%的乘客可在1 h内到达首都机场。

4) 乘客对总出行时间的需求是第一位的，同时，方便性也是出行方式选择的重点考虑因素。

5) 根据对首都国际机场乘客的调研，得到了航空乘客对影响轨道交通方式选择的各因素排序(见图3)，可以看到，轨道交通的方便性是乘客最为看重的因素，占到45.8%；其次是时间，占23.9%；舒适度在目前仍然被认为是最少考虑的因素，只有7.9%。

2.2 新机场线顶层目标新机场线时间目标值以满足新机场与首都机场的竞争目标为依据，同时考虑与道路交通方式的竞争综合确定。

根据顶层规划目标，机场快线要对中心城西部地区的航空客流形成时间竞争优势。

以中关村、金融街片区衡量，两地到首都机场时间均在40 min以内，新机场线需达到此目标才具备竞争优势。

考虑接驳、进出站时间，以金融街区域为参照点，新机场线的旅行时间应控制在30 min以内。

在新机场陆侧交通体系中，同时规划有机场高速、京霸城际等工程，与新机场线形成互补又竞争的关系，作为城市交通系统，轨道交通与道路交通的竞争更为重要。

同样以金融街、中关村片区衡量，新机场至金融街出租车约55 min，机场大巴约70 min；新机场至中关村出租车约70 min，机场大巴约85 min；轨道交通新机场至金融街30 min，考虑接驳时间，相比于道路交通仍具有时间优势。

综合以上分析，确定新机场线的时间目标为新机场至中心城(金融街)旅行时间控制在30 min左右为较合理的时间目标值。

2.3 服务品质新机场线的竞争力和吸引力不仅仅体现在时间目标上。

纵观各城市的机场线，无不通过各种措施提高其服务品质。

尤以香港机场线为代表，舒适宽敞的车内环境、便捷高效的交通接驳系统、与航空标准相当的车站服务设施、灵活多样的票制，以及由机场线衍生的城市值机和行李托运等高端功能均为新机场线的建设提供了范本。

借鉴香港机场线的成功经验，结合本线具体情况，从以下几个方面对服务品质提出需求。

2.3.1 乘坐舒适性轨道交通对乘客的服务界面，可分为车站层面和列车层面。

在车站层面，通过计算降低客流密度、加大侧式站台宽度、加高站台站厅层高等措施营造舒适的空间环境。

通过增加大容量垂直电梯的设置,消除乘客携带大件行李乘坐轨道交通的不便。

同时，针对航空客流特征，在站内设置行李推车、候车座椅等服务设施提供人性化服务。

在列车层面，车内布置采用全座席,并且应充分考虑行李放置需求。

车厢应有良好的气密性，隔声降噪；列车在运行过程中应保持平稳，使乘客在列车高速运行的条件下感觉舒适。

2.3.2 与普通轨道交通换乘的便捷性新机场线以换乘方式实现与中心城区线网的紧密衔接，从而输送通过中心城区线网换乘而来的客流。

根据首都机场线运营的现状调研表明，目前首都机场线70%的客流为通过线网换乘而来。

根据新机场线客流意愿性问卷调查结果(见图4)表明，在选择什么样的交通方式乘坐机场专线的问题上，有41.8%的受访者选择了使用其他轨道线接驳，换乘意愿占绝对比例。

根据客流预测结果表明，在各预测年，新机场线的换乘量占总乘降量的比例均较高。

远期全日换乘客流量(换入+换出)占全日客流量比例为71%。

这意味着做好轨道专线与普线的换乘对于提高轨道交通专线的吸引力非常重要。

2.3.3 车站交通可达性对于机场线而言，为了追求较高的时间目标，必然不能设置过多的站点。

因此，扩大机场线车站的吸引范围极为重要。

新机场线车站与普通地铁车站最大的区别在于车站吸引半径的不同导致交通接驳方式的差异。

由表1[4]新机场线各站客流分担比与普通地铁站的对比可以看出，机场线车站的主要接驳方式为出租车和社会车辆，占比50%以上，公交车与大巴车次之，占比20%～40%，步行和非机动车占极小的比例。

而普通地铁站的接驳方式则主要由步行和公交构成。

因此,对于新机场线车站而言，交通接驳系统是其必备的部分。

车站从选址到设计均应将交通接驳需求放在重要的地位加以考虑。

具体来讲，站址外部需要有良好的道路交通系统方便地面交通的进出，车站周边需要有一定的空间设置必要的交通接驳设施。

2.3.4 附加航空功能城市航站楼是衍生于机场线，依托轨道交通车站的航空服务设施。

通过设置城市航站楼，航空乘客可在市区提前办理值机、行李托运等航空服务。

在机场选址普遍距离市区越来越远的趋势下，通过“机场线+城市航站楼”的模式将部分航空功能前置于市区。

增强机场线的航空属性，不管对于机场线服务品质的提升还是对于机场客流吸引能力的增加都具有积极意义。

新机场线设计方案的构思需主要考虑两方面因素：服务功能和技术特征。

从服务功能角度，其作为机场专线，需提供符合航空乘客需求的多种服务。

从技术特征角度，新机场线站间距大，速度目标值高，具有典型的市域线特征。

系统制式的选择需匹配其工程特点，同时也需从网络层面考虑资源共享需求。

从总体来看，服务功能是顶层目标，技术特征是手段，新机场线整体方案构思应是由顶层目标指导技术手段。

3.1 路由及站位3.1.1 设站原则及站位选择总结新机场线的设站原则，主要有：保证行车速度，尽量少设置车站;车站须与中心城线网实现便捷换乘；能提供必要的设置交通接驳条件的场地。

新机场线经论证分析得出，除新机场北航站楼站外共设置两座车站，分别与中心城和市域线网衔接。

1) 草桥站：中心城线网接轨站。

新机场线在中心城的终点选在了草桥站，线路在该点与既有10号线(环线)，规划19号线(快线)、规划11号线(南部加密线)衔接换乘。

车站紧邻南三环与京开高速，位于玉泉营桥东南侧绿地中，车站所在位置现状为高尔夫球场，规划利用该地块建设一座城市航站楼。

外部交通衔接及道路系统改善，随城市航站楼的规划建设进行调整。

草桥站的选择主要受车站设置航站楼的需求和用地紧张的客观因素制约，用地条件成为了“枢纽锚固”之下最重要的影响因素。

2) 磁各庄站：市域线网接轨站。

线路在大兴新城团河地区设置一座中间站，即磁各庄站，该站位于大兴新城待开发区，与城际铁路联络线(原S6线)形成换乘，亦是本线车辆段的接轨站。

本站主要考虑未来大兴区承接机场部分服务功能，为往来人员提供便捷的交通联系，与城际铁路联络线的换乘，也可将服务范围扩展至顺义、通州、亦庄、房山等各外围新城。

站位的选择则是以轨道交通站点带动周边发展的典型案例，车站与周边用地交通配套设施同步规划建设，在一体化方面有更好的发挥余地。

3.1.2 路由选择区间设计原则主要有：尽量取直，缩短线路长度;与并行工程整合利用同一通道。

由于机场线提供中心城与外围枢纽之间点到点的快速连接，对运行速度和旅行时间均有一定要求。

取直线路可使线路平面形态顺直，减少小曲线半径，提供列车高速运行的条件；同时可缩短线路长度，从而节省工程量和旅行时间。

由于专线并不服务于沿线，因此路由的选择应降低对沿线环境的影响，与其他市政交通走廊集约布置。

在六环以外区域，线路与京霸城际、新机场高速共走廊敷设，实现交通走廊的集中布置，最大限度地节省用地，减少对周边用地的切割和阻断。

在六环以内区域，线路沿工业开发区、城市绿隔(绿化隔离地区)、高压走廊带、高速公路路侧绿地敷设，绕避居住组团及通勤客流走廊，最大限度地减小对周边环境的影响，同时避免对城市未来可能发展的市政交通走廊的占用。

3.2 速度目标值速度目标值是线路设计的核心指标，它是线路服务水平的重要体现，同时也是系统制式选型的主要依据。

合理确定最高速度对整个工程影响至关重要，本节从时间目标、站间距、线路平面条件等方面，从顶层需求和工程特点角度，对速度目标值提出合理需求，为系统制式选择提供依据。

如前所述，时间目标按通过机场线与19号线的接力实现北航站楼至中心城(金融街)的半小时通达考虑，北航站楼至草桥旅行时间控制在22 min以内[5]。