（交通运输规划与管理专业论文）APM系统在大型枢纽机场中的应用研究.pdf

中国民航大学硕士学位论文 摘要 在枢纽机场中，为了减少旅客的步行距离，提高对旅客的服务水平，机场的场内交 通，包括航站楼内和航站楼之间的交通，都需要机械设施的辅助，尤其是在大型枢纽机 场中。而应用a p m 系统( 旅客捷运系统) 正是解决此类交通问题的有效方式，几乎所有 大型枢纽机场的规划方案中都考虑了设置a p m 系统的可能性，即使在建设初期不使用 a p m 系统的机场也为将来的发展考虑了a p m 系统，并预留了空间，这充分体现出a p m 系 统对大型枢纽机场的发展所具备的重要影响力。本文将利用航空学理论、交通学理论、 社会经济学理论以及定性分析等理论方法，对机场a p m 系统在大型枢纽机场的应用进行 系统的研究。 本文正是在分析国外机场a 蹦系统的应用以及总结其对机场规划设计产生影响的基 础上，对a p m 系统进行了严格定义，并对其主要应用领域进行明确定位；同时，归纳出 机场a p m 系统的规划和工程准备步骤，并重点对a p m 系统构型和车站构型进行分类；在 结合大量实例的基础上，进一步研究a p m 系统的运用与机场总体规划的关系，重点分析 其对机场航站楼设计的影响；并根据机场a p m 系统运行的实际情况，构建出机场a p n 系 统行车时距的优化模型，在模拟案例的推算下，证明了其正确性和可行性。最后，在分 析世界范围内计划实施的a p m 系统项目的基础上，本文对机场a p m 系统的应用前景作出 了展望。 a p m 系统的应用对大型枢纽机场产生了广泛的影响，本文在国内首次对此进行了较 为系统的研究，并提出了具有可行性的机场a p m 系统行车时距优化模型，总结出一些有 助于我国机场a p j 4 系统应用的经验。 关键词：a p m 系统，大型枢纽机场，总体规划，行车时距，优化模型 中国民航大学硕士学位论文 a b s t r a c t i no r d e rt or e d u c et h et r a v e l e r s w a l k i n gd i s t a n c e sa n dt oi m p r o v et h es e r v i c el e v e li nt h e h u ba i r p o r t s , m e c h a n i s ma s s i s t a n tf a c i l i t i e sm u s tb en e e d e x lt oi m p l e m e n tt h ei n - a i r p o r t t r a n s p o r t a t i o n , i n c l u d i n gi n - t e r m i n a la n dt e r m i n a l - t e r m i n a lb m l d i n g s ，e s p e c i a l l yi nt h el a r g e h u ba i r p o r t s a p ms y s t e m sp r o v i d ea ne f f e c t i v ew a yt om e e tt h i st r a n s p o r t a t i o nd e m a n d , l a r g e h u ba i r p o r t sa l m o s tc o n s i d e ra p ms y s t e m si nt h e i rf u t u r ep l a n sa n dp r e s e r v ec o n s t r u c t i o n s p a c e ，e v e nt h e yp r o b a b l yn o ta p p l yt h e mi ne a r l yd a y s i nt h i sp a p e r , t h e o r yo fa e r o n a u t i c s ， t r a n s p o r t a t i o n , s o c i o e c o n o m i ca n dq v a l i t a t i v ea n a l y s i sa r ea p p l i e dt ot h es y s t e m sa n a l y s i so f t h ei m p a c to f a p ms y s t e m so nt h el a r g eh u ba i r p o r t s b a s e do nt h ea n a l y s i so fa p p l i c a t i o no fa p m s y s t e m si nt h eo v a 瞎e a sa i r p o r t sa n dt h e i m p a c to fa p ms y s t e m so nt h ed e s i g no fa i r p o r tm a s t e rp l a n , a p ms y s t e m sa r es t r i c t l y d e f i n e da n di t s a p p l i c a t i o n f i e l di sc l e a r l yp o i n t e do u t m e a n w h i l e ，t h ep l a n n i n ga n d p r e l i m i n a r ye n g i n e e r i n ge l e m e n t sf o ra p ms y s t e m sa l ec o n c l u d e d , a n dt h ec o n f i g u r a t i o n so f a p m s y s t e m sa n da p m s t a t i o n sa r ec l a s s i f i e di nt h i sp a p e r a c c o r d i n gt oal o to fe x a m p l e s ， t h er e l a t i o n s h i pb c t w f e r la p p l i c a t i o no f a p m s y s t e m sa n da i r p o r tm a s e rp l a n sa n dt h ei m p a c t o f a p m s y s t e m so nt h ed e s i g no f p a s s e n g e rt e r m i n a lb u i l d i n g sa r cf u r t h e rr e s e a r c h e d t h e n , a h e a d w a yo p t i m i z a t i o nm o d e lo fa i r p o r ta p ms y s t e mi sp u tf o r w a r da n da p p r o v e df e a s i b l e t h r o u g hs o m eo p e r a t i o np r a c t i c e s f i n a l l y , t h ef u t u r eo fa i r p o r ta p ms y s t e mi sf o r e s h o w n i m p e r s o n a l l y t h ea p p l i c a t i o no fa i r p o r ta p ms y s t e m sa f f m n a t i v e l yb r i n g ss t r e s si m p a c to nt h el a r g e h u ba i r p o r t s t h es y s t e m a t i ca n a l y s i so f a i r p o r ta p m s y s t e mi sg i v e nf o rt h ef i r s tt i m e ，a n dt h e h e a d w a yo p t i m i z a t i o nm o d e lt h a ti sp r o v i d e dw i t hf e a s i b i l i t yi sp u tf o r w a r di nt h i sp a p e r o t h e r w i s e ，s o m e x p c t i e n c e sw h i c hc o u l db eu s e f u lf o rt h ea p p l i c a t i o no fa i r p o r ta p m s y s t e m sa r es u m m a r i z e d k e y w o r d s ：a p ms y s t e m , l a r g eh u ba i r p o r t , m a s t e rp l a n ，h e a d w a y , o p t i m i z a t i o nm o d e l n 中国民航大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外。论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得中国民航大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 中国民航大学学位论文使用授权声明 中国民航大学、中国科学技术信息研究所，国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件 和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内 容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全 部或部分内容论文的公布( 包括刊登) 授权中国民航大学研究生部办理。 一繇阱一名| 样 中国民航大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 大型枢纽机场引入a p m 系统的必要性 根据国际民航组织机场设计的指导原则，从办票柜台至登机门，在没有任何机械辅 助设施的情况下，可接受的最大步行距离是3 0 0 m f 。一般非枢纽机场航站楼内的步行 距离都在这个范围内，其航站楼内的交通方式为步行。而枢纽机场航站楼规模大，尤其 是拥有多个航站楼单元的大型枢纽机场，从办票柜台至登机门，或者航站楼单元之间的 最远距离一般都超过3 0 0 m ，因而必须采用输送旅客的辅助设施，主要有自动步道和旅 客捷运系统两种。比较而言，自动步道投资较少，但速度较慢，适用的通行距离一般为 3 0 0 n p l 2 0 0 m 。当通行距离超过1 2 0 0 m 时，自动步道就难以为旅客提供足够的服务标准。 因为当距离过长时，自动步道耗时过长，旅客会感到疲惫，而且也容易造成旅客延误。 这时需要更快速的交通方式旅客捷运系统( a u t o m a t e ap e o p l em o v e r ，简称a im ) 在a p m 系统中，无人驾驶的机车频繁地往返于指定的轨道路线上，运送沿途的旅客， 其实际上是轨道交通的一种。该系统投资巨大，因此在航站楼建筑布局中应尽量使旅客 通行距离不超过1 2 0 0 m 。但在某些大型枢纽机场，由于地形、旅客流量等多种因素，使 得航站楼构型较为庞大，不可避免地需要采用a p m 系统，尤其是卫星式平面构型的航 站楼。 a p m 系统不仅是大型枢纽机场航站楼内部的重要交通方式，在航站楼之间的联系 上也被广泛使用，见表1 。如前所述，大型枢纽机场由于历史、规模等原因，往往存在 多个航站楼，而且中转量大，航站楼之间需要密切的联系。在早期，往往通过场内公共 汽车运输的交通方式来解决，但其速度和容量有限，于是众多大型枢纽机场在航站楼之 间加建了a p m 系统。总的来说，大型枢纽机场旅客航站楼内交通，以及航站楼和航站 楼之间的交通，都需要使用机械辅助的方式，而使用最为广泛的即是a p m 系统。 表la p m 系统在机场内的位置 a p m 系统的 位置 机场名称 迈阿密机场、亚特兰大机场、丹佛机场、匹兹堡机场，纽瓦克机场、东京成田机场、 航站楼内 大阪关西机场、马来西亚吉隆坡机场 达拉斯福特沃思机场，纽约肯尼迪机场、芝加哥奥黑尔机场，拉斯维加斯机场，新 航站楼间 加坡樟宜机场、法兰克福机场 1 2 机场a p m 系统的发展 在过去的3 0 多年里，即从坦帕国际机场使用第一套a p m 系统以来，世界上许多大 型枢纽机场已经在运用a p m 系统来减少旅客的步行距离、提高机场的服务水平。而一 中国民航大学硕士学位论文 些机场也正在建设规划机场a p m 系统。表2 中按年代排列了一些机场a p m 系统【2 】。 表2 按年代捧列的机场a p m 系统 开始运行年份 机场功能描述 ( 扩建年份) 穿梭式车辆连接陆侧航站楼与四座空侧航站楼。1 9 8 7 1 9 7 1 年和1 9 9 4 年分别加建了第五和第六套穿梭式系统 坦帕国际机场 ( 1 9 8 7 , 1 9 9 1 ，1 9 9 4 )1 9 9 1 年加建了连接停车场与中央航站楼的低速单轨系 统 休斯顿乔治布什闭合环式地下穿梭系统连接三座航站楼、宾馆和远端的 1 9 7 2 ( 1 9 9 0 ) 洲际机场停车场。1 9 9 0 年该系统延长至一座新航站楼 西雅图，塔科马国穿梭式系统连接两条环形线路。环形线路连接中央航站 1 9 7 3 际机场 楼与卫星式航站楼；系统在机坪下方的隧道中运行 达拉斯福特沃思 线路交迭网络连接四座航站楼、宾馆和远端的停车场， 1 9 7 4 ( 1 9 9 1 ) 名日“空中快车，1 9 9 1 年完成对网络系统的改进，使 国际机场 之能够为美洲航空公司使用的航站楼提供运输服务 亚特兰大，哈茨菲 连接两座陆侧航站楼与四座远端的空侧航站楼。在机坪 1 9 8 0 ( 1 9 9 1 。1 9 9 6 )下方的t r a n s p o r t a t i o nm a l l 隧道中运行。1 9 9 1 年系统延 尔德国际机场 长。1 9 9 6 年进一步扩建至一座新的空侧航站楼 系统穿梭于陆侧航站楼与空侧航站楼之间。“c a r - s o n ” 1 9 8 0 迈阿密国际机场 车辆预留给尚未完成美国海关入关手续的旅客 穿梭式系统连接陆侧航站楼与两座空侧航站楼。1 9 8 9 1 9 8 1 ( 1 9 8 9 ) 奥兰多国际机场 年延长至一座新的空侧航站楼 伦敦，盖特威克机系统穿梭于陆侧航站楼与空侧航站楼之间。第二套系统 1 9 8 3 ( 1 9 8 8 ) 场，英国于1 9 8 8 年建成，它连接航站楼与b r i t i s hr a i l 车站 系统穿梭于航站楼与b r i t i s hr a i l 车站之间。使用m a g l e v 1 9 8 4 伯明翰机场，英国 车辆 拉斯维加斯麦卡系统穿梭于陆侧航站楼与空侧航站楼之间。1 9 9 8 年延 1 9 8 5 ( 1 9 9 8 ) 伦国际机场长至一座新的空侧航站楼 新加坡樟宜国际机穿梭式系统连接两座航站楼中的陆侧和空侧车站 1 9 场 伦敦斯坦斯特德系统穿梭于主航站楼和空侧卫星式航站楼之间 1 9 9 1 机场，英国 巴黎奥利机场，法穿梭式系统连接航站楼与区域性铁路系统名日“奥利 1 9 9 l 国、，a l ” 2 中国民航大学硕士学位论文 续表2 按年代排列的机场a p m 系统 东京成田新国际 两套高架穿梭式系统连接新的陆侧航站楼与空侧航站 1 9 9 2 机场，日本楼 系统在机场中部的地下隧道里穿梭于陆侧和空侧航站 1 9 9 2 匹兹堡国际机场 楼之间 芝加哥奥黑尔机系统连接航站楼与远端停车场 1 9 9 3 场 辛辛那提国际机系统在地下隧道中运行连接陆侧航站楼与两座空侧 1 9 9 崞 场指廊 法兰克福机场，德 环形线路连接1 号航站楼与2 号新航站楼 1 9 9 4 国 系统连接陆侧航站楼与三座远端的空侧航站楼。一套 1 9 9 5 丹佛国际机场 “必迭”( m u s t - r i d e ) 系统运行予机坪下方的隧道中 单轨线路连接三座机场航站楼与远端停车场和汽车租 1 9 9 呕 纽瓦克国际机场 赁中心 1 9 9 8 香港新国际机场系统连接主航站楼与空侧航站楼 n w a 机场中部航系统连接三个车站 2 0 0 l 站楼，底特律国际 机场 台北中正国际机系统连接主航站楼与空侧航站楼 2 2 场 2 0 0 5 首都国际机场系统连接3 号航站楼的a 楼和b 楼 1 3 国内外对a p m 系统在机场中的应用研究现状 自从1 9 7 1 年第一套a i m 系统在坦帕国际机场建成以来，国外已经有多个大型枢纽 机场采用了a p m 系统，比如表2 中所列的达拉斯福特沃思机场，纽约肯尼迪机场，东 京羽田机场，芝加哥奥黑尔机场，新加坡樟宜机场，拉斯维加斯机场等。美国联邦航空 局在其发表的咨询通报( a cn o ：1 5 0 5 3 6 0 1 3 ) 中详细描述了a 刚系统，同时也对a 蹦 系统的主要用途作出了介绍。其中解释到，“旅客捷运系统( 全自动、运行于固定的导 轨之上、享有专用路权的无人驾驶车辆) 在机场地面运输系统中显示出成为其重要组成 部分的潜力。它们为机场地面进场的公共运输提供方便、高效的服务，同时，也作为机 场中不同航站楼和停车场、汽车租赁中心、宾馆以及机场其它各个功能中心之间的一种 运输方式。在某些机场，由于严重的环境污染，或者缺乏可用的建设场地，或者缺乏足 够的公共运输和公路运输能力，从而造成机场陆侧的发展受到限制，此时，通过合理地 设施布局以及控制常规车辆的交通量，继而利用a p m 系统就能够在某种程度上减少这些 中国民航大学硕士学位论文 限制。” 国外的机场a p m 系统使用较早，并且在理论研究上也取得了一定的进展，比如d e n n i s m e l l i o t t , j a c kn o r t o n ，l e a + e l l i o t t ，o d o n i ，a i la n d d en e u f v i l l e 等人或机构所进行的 研究，已经形成了一定的理论体系。不过，这些研究主要集中在使用前的规划、工程建 设和使用后的维护，以及经济管理等问题上，而在其它方面，如提高机场a p m 系统的服 务水平，系统优化以及a p b l 系统对机场规划、设计、运行所产生的影响等研究方向，国 外所做的研究并不多。 在国内，首都机场即将建成内地首个机场a p m 系引3 1 ，整个工程分两期完成，即 将建成的是一期工程。项目包括两公里系统中所有的电器设备和机械设备部分，以及两 年的运营和维护服务的选择权，合同总价约8 9 0 0 万美元，预计在2 0 0 7 年1 2 月完成。 一期捷运系统连接正在建设的3 号航站楼a 楼和b 楼，为地上工程。系统时速可达 5 5 公里d , 时，乘客从a 楼到达b 楼只需1 2 分钟。另外，二期工程将把3 号航站 楼和l 、2 号航站楼连接起来，长度约l 公里，为地下工程。 另外，广州新白云国际机场的a p m 系统项目也处于规划之中，预计在不久的将来 投入使用。尽管国内已经开建了机场a p m 系统，但迄今为止，国内在这方面所公开的 理论研究几乎为零。 1 4 论文研究内容 本论文希望通过对机场a p m 系统的应用研究，为我国的机场使用a p m 系统积累 一定的具有实际指导意义的理论成果。本论文的研究内容正是在分析机场a p m 系统的 应用及其对机场规划设计产生影响的基础上，对以下几个方面做了研究： 1 对a im 系统进行严格定义，对其主要应用领域进行明确定位，分析a p m 系统 与其它旅客输送方式相比较的优缺点； 2 归纳a p m 系统的系统构型和车站构型，分析各类构型的应用环境，并重点研究 a p m 系统规划过程中的关键因素； 3 研究a p m 系统的采用与机场总体规划的关系，重点分析其对机场航站楼设计以 及旅客流程的影响； 4 根据机场a p m 系统的实际运行状况，构建机场a p m 系统行车时距的优化模型， 并对机场a p m 系统的应用前景作出展望。 4 中国民航大学硕士学位论文 第二章机场a p m 系统概述 2 1 a p m 系统简介 a p m 系统( a u t o m a t e dp e o p l em o v e r , 旅客捷运系统) 是由封闭式车辆组成的网络 系统，设计用于旅客运输的目的。车辆运行于专用路权的轨道上，称作“导轨”。系统 是自动化的，车辆内没有驾驶员系统由远端中央控制室的操作者进行控制和监视【4 】。 通常，a p m 系统的电力机械式设计和其特性对每个生产商来说都是独特和专有的。因 此，a p m 系统之间不能互相联系或共享运行要素。 a p m 系统在上世纪7 0 年代首先用于坦帕国际机场，随后逐步被其它大型机场所采 纳。机场a p m 系统的主要功能特点为： 1 、全自动运行，无需驾驶员 2 、在轨道上运行，属于轨道交通的方式之一 3 、用于连接机场内各个功能区域 4 、与其他交通方式综合使用 根据一些a p m 供应商提供的数据，a p m 系统参数如表3 所示： 表3a p m 系统参数 参数名称数值 车辆容量 ( 3 5 一1 3 0 ) ( 1 一l o 节车厢) 运行速度2 2 _ 5 0m p h 最小行车时距1 2 0 1 5 0s 饱括停站时间) 最大下坡坡度 1 0 最大上坡坡度 l o 最小转弯半径 7 0 母8 n 车辆的高、宽、长 l o 8 x 1 6 一1 2 9 3 矗 轨道宽度 3 - 5 f i 车辆使用寿命2 5 - 3 0 年 a p m 系统运行高度自动化，其车辆能够确保系统安全的自动控制特征包括： i 、车辆自动防护( a r p ) 1 )导轨上车辆的探测 2 )车辆安全间距 3 )车辆未经授权的运动 4 )车辆超速 5 )车辆的部分防护 6 )门非正点开启 中国民航大学硕士学位论文 7 )并轨安全性 8 1刹车故障 9 )运动互锁装置，包括启动、倒车和推力，刹车互锁 2 、车辆自动运行( 朋d ) 1 )规范车辆运行，包括启动和停车 在导轨布局变化和，或其它车辆出现时必须减速 3 )在站内停车，包括车辆开，关门 3 、车辆自动监管( a t s ) 1 )系统运行监控，包括所有车辆的位置和运行状况 2 )运行控制和管理，包括：系统服务启动、插入和取消单个车辆、车辆运行路 线的修正、运行模式的选择、声频广播、视频监控、视频记录、车辆系统 警报、车辆状况、停止所有车辆、服务终止。 2 2a p l l 系统特性分析 2 2 1 车辆转弯特性 a p m 轨道铺设有两种方式：地下轨道或高架轨道。一般来说，地下轨道比高架轨 道的建造费用低。在规划a p m 行驶路线时，应尽可能减少轨道转弯，因为轨道的转弯 不仅降低了车辆的运行速度及旅客的舒适度，还将使轨道的建造费用增加约2 0 - 3 0 。 a p m 轨道的转弯半径不能太小，根据文献卯，其最小安全转弯半径可由如下公式求得： ：掣 ( 1 ) g 式中，r 响为轨道最小安全转弯半径( 单位：m ) ： v 为车辆的运行速度( 单位：m s ) ： g 为重力加速度( 单位：m s 2 ) 。 若车辆的运行速度为2 5 - 5 0 k m h ，即6 9 - 1 3 9 m s 时，g = 9 8 m s 2 ，则j k 为4 9 - 1 9 7 m 2 2 2 车辆加速特性 a p m 站台的间距会影响车辆的平均运行速度，一般地，站台的间距越大，车辆的 平均运行速度也越大。若车辆的平均加速度为0 0 7 9 ( 最大值可达0 1 9 ，但这会较多地 消耗能源，因此实际运行中车辆的加速度一般都低于该值) ，站台间距为7 6 2 m ，则车辆 的平均运行速度可达4 8 k m h 。 对车辆在两个站台之间的运行做如下假设，见图l ： 1 、a i m 车辆在两站台之间的运行分为加速段、匀速段和减速段； 中国民航大学硕士学位论文 2 、 车辆的加速度与减速度数值相同，即i a 。i = 阮i = 口； 3 、 加速段与减速段时间为 = f ，匀速段时间为t ：； 4 、 车辆运行最大速度等于匀速段运行速度，即，。= v ； 磊 磊 台- 亘二三二二= 一台： 图1a p m 运行示意图 厶= 厶= 丢= 扣 ( 2 ) i ： 墨：堕 ( 3 ) f l + ，2 + 如! 二+ 上 若：l = 4 0 0 m ，口= o 0 5 9 ( g = 1 0 m s 2 ) ，则；= 丢等，当车辆最大运行速度v = 3 6 l m l h 时，车辆平均运行速度为2 4 k m h 。 2 。2 3 行车时距与系统容量 车辆的行车时距定义为相邻两辆车经过某一点的时间间隔。一般来说，行车时距越 小则系统容量越大。所以，为了提高系统容量和系统服务水平，应尽可能减小车辆的行 车时距。但考虑到系统运行安全、可靠性及旅客上下车所需的时间( 特别在高峰期，乘 坐a p m 的旅客有较大程度的增加，导致车辆内过于拥挤，这样将大大增加旅客上下车 所需的时间，从而使车辆在站台停靠的时间也相应地增加) ，车辆的行车时距不能太小。 在规划中，车辆的最小行车时距一般在6 0 s , - 0 0 s 之间。 a p m 容量与单车辆容量以及每辆车之间的行车时距有关，其计算公式如下： c ：3 6 0 0 c n( 4 ) j k 缸 式中，c 为a p m 系统的线容量( 单位：人次，j 、时) ： e 为车辆每节车厢的容量( 单位：人车厢) ； n 为车辆节数； 血为车辆之间的最小行车时距( 单位：s ) ： 若考虑n = 3 ，c = - 4 0 ，即车辆容量为1 2 0 人阚，则系统容量与行车时距之间的 7 中国民航大学硕士学位论文 关系如图2 所示： 图2 a p m 系统容量变化曲线 从图中可以看出， m h = 6 0 s 时，c 约为7 2 0 0 人次，小时。 2 2 4 系统运输能力分析 在一些大型枢纽机场中，由于两个卫星式指廊之间设置的机位较多，因此至少规划 两条机坪滑行道，以减少飞机的延误和阻塞。现考虑机场运行的最大飞机为b 7 4 7 - 4 0 0 ( 机长7 0 6 7 m ，翼展6 4 9 2 m ) ，机坪上设置两条机坪滑行道，如图3 所示： 图3b 7 4 7 - 4 0 0 机位布局 根据停机坪飞机运行安全间距的规定，相邻两个指廊的间隔： l 5 2 + 7 0 7 + 8 5 2 = 3 3 1 4 m 因此航站楼卫星厅a p g 站台之间的间隔取4 0 0 m 是合理的，停车楼与主航站楼以及 远停车场与停车楼a 蹦站台之阅的距离都为3 5 0 m ，如图4 所示： 重袅容量(2n示时一 中国民航大学硕士学位论文 i1 11 1 斟朔霉： - _ ，i - 卫星厅b 图4a p m 站台间距 根据2 2 2 节的分析，l = 4 0 0 m ，a - - 0 0 5 9 ，车辆最大运行速度v = 3 6 k m h 时，车辆 平均运行速度为2 4 k m h , 而当l = 3 5 0 m ，其他条件同上，车辆平均运行速度为2 3 k m h 。 各站台之间车辆的行程时间如表4 所示： 表4a p m 各站台之间的行程时间 行程段 远停车场停车楼停车楼一主楼主楼一卫星厅a 卫星厅a 卫星厅b 行驶距离 3 5 03 5 04 0 04 0 0 ( 米) 平均行驶速度 6 46 46 76 7 ( 米缈) 行程时间 5 55 56 06 0 ( 秒) 假定车辆站台停车时间为6 0 s ，则从远停车场到主楼的行程时间为1 7 0 s ；从主楼到 卫星厅b 的行程时间为1 8 0 s ；车辆在系统中的一个循环的时间为9 4 0 s ，约1 7 m i n 。 若a p m 车辆容量为1 2 0 人，辆，行车时距h 曲= 6 0 s ，则a p m 系统单线容量为c = 7 2 0 0 人次，j 、时，系统容量为7 2 0 0 x 2 = 1 4 4 0 0 人次，j 、时，即图4 所示布局能满足机场高峰小 时旅客流量为1 4 4 0 0 人次的要求。 表5 为美国丹佛和纽瓦克国际机场a p m 系统各项参数： 表5 丹佛和纽瓦克机场a p m 系统参数 e l 使用时站台个数最小行车时 机场名称轨道最大车速车辆容量 单线容量 间平均间距 距 丹佛 地下7 个 2 0 01 2 0 0 0 1 9 9 5 6 0 s 国际机场三轨 4 0 0 m ( 人，辆)( a d 时) 纽瓦克国高架 7 个4 3 48 05 4 0 0 1 9 9 56 0 s 际机场 单轨 4 0 0 m 0 a w h )( a 辆)( 人，j 、时) 2 2 5a p m 系统造价 9 中国民航大学硕士学位论文 由于a p m 技术先进，对系统的安全性和可靠性要求高，因此其每公里的造价也非 常高，表6 列出了一些机场a p m 系统的建造费用： 表6 一些机场a p m 系统的建造费用 系统特性 建设成本与运行维护费用 机场名称 车辆容量 轨道长度建设成本每公里造价 投入运营时间站台个数 ( 人)( k m )( 亿美元) ( 亿美元) 巴黎戴高乐 1 9 9 62 98 4 310 2 3 2 国际机场 丹佛 1 9 9 52 0 07 2 91 4 90 5 1 4 国际机场 纽约纽瓦克 1 9 9 58 073 13 51 1 2 9 国际机场 成田 1 9 9 46 o 5 60 4 70 8 3 9 国际机场 英国伯明翰 2 0 0 25 4 30 6o 1 50 2 5 国际机场 机场a p m 系统不仅建造费用非常高，而且其运行和维护费用也非常昂贵，如日本 成田国际机场和英国伯明翰国际机场a p m 系统的年度运行和维护费用分别达到了1 4 0 万 美元和1 3 0 万美元。 2 2 6 机场a p m 系统与其它旅客输送方式的对比 机场使用的a p m 系统一般分为两类：自身动力驱动式a p m 系统和缆索牵引式a p m 系统。自身动力驱动式a p m 系统在远距离范围内有较优异的性能，并且其容量和在机 场内的扩展相对容易。世界上已投入使用的a p m 系统大多数是自身动力驱动式a p m 系 统。 自身动力驱动式a i m 系统通常在双车道上行驶，因为这种布局能够使其以高频率 的服务、较大的容量和极高的可靠度运行。它们能够以往返穿梭的方式运行，或在“缩 环( p i n c h e dl o o p ) ”上行驶，而后者可以允许超过两列的a p m 车辆在两条导轨上运行。 穿梭式a p m 系统在短距离内、即不大于1 2 5 0 米的范围内表现良好。缩环式a p m 系统 在长距离内、即不大于4 4 0 0 米的范围内更具优势，不过这种构型的造价更加昂贵，因 为它要求精确的控制以避免碰撞。 自身动力驱动式a p i v i 系统的可扩展性较强【刀。例如，香港赤腊角机场曾计划改建 早期的双车道穿梭式系统，将其建成缩环式系统以服务于未来的“”型中置式航站楼。 类似地，新丹佛机场a p m 系统的导轨也经过延伸，以服务于其它的中置式航站楼。同 时，自身动力驱动式a p m 系统的容量也能够通过增加车厢或增加列车的方式来增大。 l o 中国民航大学硕士学位论文 缆索牵引式a p m 系统通常运行成本较低，运行控制也较为容易。系统的推动力是 由缆索提供，系统的控制设备是固定的，位于旅客航站楼内。缆索牵引式a p m 系统的 平均运行成本比自身动力驱动式系统低1 0 。如果机场没有扩建的可能，那么，成本相 对较低的缆索驱动式a p m 系统将具备良好的使用前景。 缆索牵引式a p m 系统一般在短距离内提供穿梭式运输服务，比如在成田国际机场 和辛辛那提国际机场。不过，它们仅限于作穿梭式运行，因为每一台车辆都系着缆索， 不能穿越到另外的平行导轨上同时，缆索牵引式a p m 系统比自身动力驱动式a p m 系 统的速度慢，并且它们的容量也容易受到限制。因此，缆索牵引式a p m 系统不适合在 多个站台、大容量或运行距离超过1 2 公里的情形下使用。 巴士是在机场范围内除a p m 系统外最主要的交通系统，它们能在机坪上运行，并 到达远机位处，同时，它们还能在旅客航站楼前的道路上循环运行。不过，巴士提供的 服务水平较低，因为旅客有可能暴露在恶劣的天气下。巴士的优势在于任何时候、任何 地点它都能提供运输服务。因此，它们通常用来应对季节性的高峰需求，比如在肯尼迪 国际机场，苏黎世国际机场以及许多其它的机场。 机场中的自动步道为旅客提供常规的运输服务，它们的成本相对便宜。但自动步道 的缺点在于它们的速度过慢、对横向的运动造成障碍以及只能直线运行。 a p m 系统与其它旅客输送方式相比，其主要优点是环保( 无尾气排放和噪声污染 等问题) 、可靠性高( 达9 9 以上) 、旅客等待时间短( 若行车时距为6 0 秒，则旅客等 待时间低于3 0 秒) 等，其主要缺点是非常昂贵，平均造价超过6 0 0 0 万美元，公里，而且 维护费用也非常高。因此，一般的中小型机场难以承受a p m 系统的建造费用。a p m 系 统与其它旅客输送方式的建造费用对比情况如表7 所示： 表7a p m 系统与其它旅客输送方式的建造费用对比 建造费用 机场a p m 系统轻轨( l r t )城市a i m 系统r r t 系统1 ( 亿美元，公里) 最低值 0 2 3 20 1 2 l0 3 9 40 5 2 7 最高值1 1 2 90 9 3 00 6 9 31 4 0 0 平均值 0 6 2 50 4 2 30 5 4 30 9 6 2 注1 ：r r t 系统( r a p i dr a i lt r a n s i t ，简称p r t ) ，即快轨交通系统l 根据国外一些机构所做的研究表明，在系统安全性和可靠性方面，a p m 系统与其它 旅客输送方式相比优势非常明显。如1 9 9 3 至1 9 9 4 年度对加拿大v a n c o u v e r 地区和法国 l i l l e 地区的a p m 系统运行状况的统计分析显示，其系统可靠性分别达到了9 9 6 和 9 9 5 。表8 显示了a im 系统与其它轨道交通系统运行安全性的对比情况： 中国民航大学硕士学位论文 表8a p m 系统与其它轨道交通系统的运行安全性对比 每万台车公里每万台车公里每万台车公里 系统名称统计年份 事故率事故致伤率故死亡率 v a n c o u v e r 地区a p m 1 9 8 6o 舵8oo 系统 l i l l e 地区a p m 系统1 9 8 90 0 2 80o l r t 系统 1 9 9 5o 3 9 30 3 0 50 0 0 1 r r t 系统1 9 9 50 1 2 40 1 l oo 0 0 1 2 3a p m 系统与p r t 系统的关系定位 1 9 5 3 年，美国提出了个人快速运输( p e r s o n a l r a p i d t r a n s i t , p r t ) 系统的概念：1 9 6 9 年，美国在杂志上公开介绍了这种系统【8 】。该系统是一种微型自动驾驶快速轨道车辆( 最 少乘坐2 - 6 名旅客) ，可以分为轮轨和磁悬浮两大类。 根据文献综合，该系统的特点如下： l 、从始发站到终点站之间不需要换乘或停靠( 点对点) ； 2 、是个人或小集体使用的小型车辆( 2 - 6 人库) ； 3 、没有固定的时刻表，根据乘客的个人需求运行( 车等客) ； 4 、全自动( 无人) 驾驶，2 4 小时运行，无停运日； 5 、 车辆有专用轨道； 6 、小型车辆一般是架空的，也有接近地面甚至在地下的； 7 、车辆可以在p r t 系统内的任何一段轨道上运行。 p r t 系统与a p m 系统一样，都属于自动导轨交通( a u t o m a t e dg u i d e w a yt r a n s i t ， a g t ) 系统1 9 1 。不过，目前各国对a g t 系统的分类还不完全统一，国内外文献也经常 把p r t 系统与a p m 系统混为一谈。由于a p m 系统运行线路中设有中间站，而且常常 在客流活跃、分布范围较广的站点处( 如具有数个出口的机场、大商场、体育场) 围绕 各个出口设置站点，形成子环线；而p r t 系统都是点对点运行，没有中间站，这是两种 系统最根本的区别之一。 另外，p r t 从字面上并不反映系统的车辆驱动或轨道的特点，而只是体现运行的特 点。因为该系统的牵弓i 电机可以是直线异步电机、直线同步电机或旋转电机；车辆可以 坐落在单梁( 单轨) 或多根梁上，也可以悬挂在梁下；可以是轮轨系统，也可以是磁悬 浮系统。因此，不能用“单轨”、“轮轨”或“磁悬浮”来将其分类。国内一些文献曾指 出p r t 的特点是采用轮轨系统，也有的定义p r t 为单方向行驶，实际上这可能只是发 明者最初的观点，现在p r t 的定义已经放宽。 a p m 系统载客量比p r t 系统大，其载客量一般为3 0 1 0 0 人车。该系统是在客流 稠密、分布范围较大的地区载客并迅速运走，所以目前主要用在机场等客流活跃场所。 中国民航大学硕士学位论文 第三章机场a p m 系统规划过程中的关键因素分析 机场a p m 系统的规划和工程准备是一个复杂的过程，它包含不同的学科知识，因此 要求机场规划、设计、运行人员和其它工作人员都具备较强的专业认知能力，并且这些 团队之间能够协调配合。以下将分析实现最佳运输方案所涉及的规划过程、面临的问题 和所采取的应对措施，以此保障整个机场能够在最低的成本下运行，并且提供高水平的 服务。这里涉及的问题主要包括旅客需求量、运行和服务需求、总体构型和布局、备选 方案分析、站台构型等l o l 。 3 1 旅客需求量 3 。1 1 方法和前提条件 在机场a 蹦系统的规划当中，最关键的因素是系统终端设计能够提供足够的容量来 满足近期和远期旅客需求量的要求，显然，这两个量通常是不同的。因此，机场a p m 系 统规划首先面临的同时又是最重要的问题是：“从何处到何处、有多少旅客需要运送? ” 所以在规划的初期有必要对旅客流量作一个全面、详细的分析。 首先，确定并分析产生旅客运输需求量的活动中心区域。机场的活动中心区域通常 包括空侧到航站楼或者航站楼到停车场、航站楼到航站楼、联合运输中心之间，等等。 不同的活动中心区域会产生不同的服务需求量。震要加以阐述和理解的问题是旅客的特 征，如下： l 、到达和出发的旅客 2 、国际和国内旅客 3 、中转旅客 4 、确定的旅客和不确定的旅客 5 、其他旅客 下述从一些信息、资料和假设条件中概括出来的要素应该用于连接指廊与门位、航 站楼设施的空侧系统： 1 、各类门位的数量 2 、各型飞机的平均座位数 3 、假定的飞机平均载客系数 4 、门位效率( 门位单位时间内对应的飞机数量，下客时间等) 5 、始发终程的到达、出发、中转旅客数量 6 、使用a p m 系统的其他乘客，如机组人员，机场工作人员，观光者，等等。 3 1 2 对需求分析结果的研究 中国民航大学硕士学位论文 有关旅客源和旅客流量的基本数据确定之后，需要对相应的a p m 系统的旅客需求量 作进一步的分析和验证因为整个a p m 系统和它的各个组成部分的规模将会按此要求进 行设计，以提供足够的容量和较高的服务水平。规模太小的系统会导致旅客在站台上等 待的时间过长，不能提供合理的服务水平，甚至会使旅客误了飞机。相反，如果a p m 系 统规模太大，将会导致建设和运行、维护成本在2 5 年以至更长的时间内高居不下【i l 】。 系统设计时应该确保容量分析中包含了所有旅客源处产生的所有旅客。另外，旅客 需求量在典型运行日中不是平均分布的，在一天的各个时段、每天甚至是每个月，旅客 需求量都是变化的，在节假日和不同的季节更是如此。 对空侧的a p m 系统来说，惯常的作法是根据高峰小时需求量，然后用频繁发生的入 潮微型高峰，通常是1 5 或2 0 分钟为一个时间段，称之为“人潮因子”( s u r g ef a c t o r ) 来加以修正，从而确定a p l 4 系统的规模。人潮因子必须根据每个机场的具体情况来单独 确定。1 5 到2 0 分钟的时间段内典型人潮因子的范围在1 2 5 2 0 0 之间，具体取值决定 于机场的运行特征。特殊情况下，比如有大型飞机用于国际到达的情形，此时入潮因子 的取值可能会大于2 0 0 。通常陆侧a p m 系统对应的人潮因子取值为1 2 5 ，旅客在此处 领取行李。然后上车。空侧a p m 系统对应的人潮因子较高，通常在1 5 0 到2 0 0 之间， 因为旅客从飞机直接步行至此的过程中受到较少的限制，而旅客此处聚集的数量就会增 多。拥有较高门位流通率的中枢机场的人潮因子可能高达2 0 0 ，比如达拉斯福特沃思 国际机场和休斯敦乔治布什国际机场，这些机场中都有一个基地航空公司在实施高度 集中的中转运行，其持续时间通常为2 0 到3 0 分钟。 a p m 系统的需求量预测值对a p m 系统的规模和技术要求会产生重要的影响，该值的 确定是比较复杂的，它包含了很多因素，因此，有关人员必须不断对其结果进行检验。 一个方法是检查跑道的容量，以之判断跑道能否容纳到达和出发飞机的运行，而确定a p m 系统容量的前提正是飞机总的运行架次。另一个方法是根据机型组合的变化进行灵敏度 分析，以及分析随之产生的容量需求变化。 按照规划的要求，如果机场将来会对a p m 系统进行扩建，同时增加其它相应的服务 设施，那么，在完成所有的扩建工程后，有关部门应该对最终a p m 系统的容量作出预测。 因此，a p m 系统第一阶段的设计和施工应该满足将来扩建的要求，即现有的a p m 系统在 将来扩建时不必完全拆除，并且在增加导轨、岔道、车辆和其它设各时不会对当前的运 行产