成都新机场线轨道交通规划、设计思路创新探讨VIP

成都新机场线轨道交通规划、设计思路创新探讨 成都新机场线轨道交通规划、设计思路创新探讨中铁二院工程集团有限责任公司向红陈福贵周旭研究目的近年来，带有机场服务功能和市域快线功能的复合式快速轨道交通项目越来越多，究其原因，单纯的机场线轨道交通，客流供给不足、服务标准高、项目投资大，使得项目投入运营后没有后续的经济效益，难以维持生存。 为了改变这种局面，使机场线既能够具有一定的后期经济效益又能够满足机场客流服务，在进行机场线规划时，最好把机场线与具有一定客流保障的市域快线相结合，使机场线要求快速出行的目标与市域线长距离出行也要求快速的目标共性相结合，在车辆选型及速度目标上达成共同点，再根据站点分布的特点，利用行车组织手段来解决他们之间的需求差异。 本文通过成都新机场线在规划和前期研究过程中结合项目需求与后期技术标准的研究为案例，探索了一种全新的机场线规划、设计模式，供业内同行共同研究与探讨。 研究结果通过对成都新机场线的规划和设计思路的清理，得出成都新机场线在规划和设计上具有的几个特点和新思路l、通过与地铁l号线大段的并行，分流了地铁l号线不堪重负的客流压力，同时为机场线功能和市域快线找到契合点，使它们具有相近的技术标准和系统配置的可能性； 2、通过支线的规划，将新老机场以最便捷的方式连通，既增加了新老机场运营分工的灵活性，又方便了成都天府新区去往老机场的客流需要； 3、在构想好上层规划的E1标之后，梳理出开展下阶段设计需重点研究的关键技术和标准。 关键词机场线；市域快线；规划、设计；，技术创新。 1项目背景成都双流国际机场是目前正在运营的机场，始建于1956年，位于成都市双流县北部，距成都市中心西南约16km，与成都市市区有机场高速相通，是中国大陆第四大航空港，客货吞吐量仍在逐年增加。 由于双流国际机场距成都中心城区过近，周边已无扩建空间，经过两年多的选址论证，xx年6月，中国民用航空局正式批准四川省简阳市芦葭镇作为成都新机场场址，将于xx启动建设，一期工程有望在2018年建成并投入使用。 目前，新机场的综合交通规划正在进行，其中新机场高速预计xx年11月份动工，三年后建成。 连接市区和新机场的轨道交通也进入规划和设计阶段。 成都新机场规划建设规模和吞吐量均为现双流国际机场的2倍以上，根据预测，到2045年，成都新机场的旅客吞吐量将达到8000万人次年，货物吞吐量将达到200万吨年。 在成都市正在实施的第二轮轨道交通建设规划中，对连接市区与新、老机场的轨道交通线路规划与建设情况是1)10号线一期工程作为连接成都市区与老机场(双流国际机场)的快速轨道交通目前正在建设中，该线规划定位亦是一条“机场+市域”的复合线，规划全长为37。 5km，71一期工程线路长度约109km，设6座车站，全部为地下线，一期工程线路起自红牌楼南站(与 3、7号线换乘)，终止于双流国际机场T2航站楼站，预计将于xx年底建成通车，近远期将向新津方向继续延伸，其市域线的客流主要是后期延伸至新津之后，客流连通新津、双流与成都市区的市域客流，目前市域客流的需求量还不大，故10号线在一期工程建设时，其主要功能为机场线，二期工程延伸后，才最终形成复合线功能。 2)18号线将作为连接成都市区与新机场(芦葭国际机场)的快速轨道交通，线路起自成都火车南站(与 1、7号线换乘)，终止于芦葭新机场站，线路全长约586km，设车站9座，全线平均站间距73km，计划于2018年与新机场同步建成投入使用。 其中在火车南站博览城北站与既有1号线并行，起到分担1号线中长距离通勤客流压力的作用。 另外考虑新、老机场分工模式存在不确定性，规划预留了一条由18号线世纪城站接出沿成都市绕城高速至10号线金航南路站的18号线支线，以满足天府新区沿线至老机场的客流出行需求。 图l所示为线网规划中的地铁10号线(老机场线)、地铁18号线(新机场线)以及新老机场支线。 图l线网规划中的新、老机场线及机场支线2功能需求与定位从18线的客流初步预测结果可以看出，主线客流构成有两部分一是成都市区、天府新区去往新机场的机场出行客流；二是沿线出行的大站通勤客流(起到分担1号线客流的作用)。 这两部分客流的日均比例约为16，以远期客流预测值为例，本线远期预测客流约30万人次日，机场客流约在5万人次左右，其余为大站通勤客流。 由此可见，本线的功能需求一是满足机场客流服务功能；二是满足沿线通勤客流的服务功能，是典型的“机场+市域”的复合线功能。 支线部分，主要考虑两个功能一是天府新区去往老机场的机场客流二是新老机场间的联程转机客流。 故支线部分的客流预计量不会很大，但修建的意义非常重要。 723行车组织方案初步设想31客流预测根据对18号线客流的初步预测结果，18号线远期主要客流指标见表3卜1所示。 18号线远期客流预测指标表31-1特征年远期(2044年)，起讫点火车南站一新机场站线路长(公里)586全日最大单向断面流量(人次日)94304客运量(人次日)291916负荷强度(人次公里日)4982平均运距(公里)2237早晚高峰时段早高峰晚高峰最大单向断面流量(人次小时)1761515972客运量(人次小时)4082637868负荷强度(人次公里小时)6967646。 2平均运距(公里)2082210232运输组织模式研究321关于车辆速度目标值规划对18号线出行时间要求是“成都市区至新机场的时间要控制在40mnin以内，30min左右”。 根据18号线的站点分布情况，全线平均站间距离为73km，最大站间距179km，最小站间距22km，适合选择的速度目标值应该在120kmh、140kmh、160kmh之间。 就这个速度目标值而言，可选车型是低速CRit动车或高速地铁车。 从目前国内轨道交通市场供应车型来看，160kmh左右的CRH动车刚出试验车下线，而最高速度大于120kmh的地铁车型还处于有市场需求，没有成熟车型可选的境地。 从各种速度目标值的列车上线模拟来看，速度级差所引起的时间节省呈弱化趋势，即在站站停车的工况下，以120kmh列车的旅行时间作为基准(44min)，140kmh的列车较之节省35min，160kmh的列车较之节省53min。 因此，从时间效益、工程投资及运营成本之间的平衡综合考虑，本线的车辆建议是采用最高速度140kmh的地铁A型车。 该速度目标值的车辆供电制式，根据国内外经验，从供电、土建、车辆、运营管理综合考虑的角度，推荐采用交流25kV供电制式。 18号线还预留了一个极为重要的支线功能，18号线支线功能的实现是要通过与10号线金航南路站至双流机场Tl站、T2站共线运营来实现的，故本线的车辆选型还必须考虑10号线的兼容性。 10号线已开工建设，车型选择为地铁A型车，DCl500V架空接触网供电，最高运行速度lOOkmh。 故18号线预留支线进入10号线运营的部分列车推73荐采用供电双制式。 322列车编组与定员1)列车编组为了满足18号线全日开行机场专列的需求，远期高峰时段普通车的开行对数不宜大于20对h。 根据18号线客流量级、列车开行模式(快慢车混跑)及车厢站立定员标准(4m2人)，远期普通车只有A型车6辆编组的列车才能满足市域客流需求、并为机场专列开行预留必要的条件。 而机场专列作为为机场客流服务的专用车，初步考虑与普通车采用一致的编组，以简化运营管理难度。 2)列车定员 (1)普通车普通车站立定员标准按4人m2设计，与成都地铁10号线机场线的站立标准一致。 普通车定员为225人辆，其中坐席56个。 (2)机场专列机场专列考虑到列车运行速度高，乘车时间长及机场客流携带行李等因素，机场专列拟采用“2+2”横向座椅布置方式(设行李架)，为提高坐席数量，每辆机场专用车设置3对车门。 机场专列坐席为64个，站席标准按1人m2计算定员，带司机室定员为91人辆，不带司机室定员为93人辆。 (3)坐席率18号线机场专列和普通车的座位数分别占其总定员的70、25，高于国家相关标准，乘客具有较好的乘车舒适度，适应本线的功能定位，可以提高成都作为西部重要战略城市及国际型大都市的城市形象。 18号线车辆坐席率统计表(地铁A型车)表32-1指标机场专列普通车坐席(人辆)6456站立标准 18号线是轨道交通线网中集市域快线与机场专线功能为一体的复合线，其中博览城北站以北以市域快线功能为主，博览城北站以东以机场专线功能为主。 本线机场线特征明显，列车服务应满足机场客流对舒适、快捷的交通出行需求。 为实现以上功能，有可能采用的运输组织方案有以下三种1)方案一站站停模式，“普通车厢+机场专厢”联挂方案2)方案二快慢车模式，统一车型、整体提高舒适度方案743)方案三快慢车模式，普通车(站站停)+机场专列(大站快车)混跑方案三种方案的优缺点体现如下1)方案一，机场专厢虽满足了机场客流的高舒适度的要求，但在速度上无法得到提高；且票价有区别，需设置独立候车区域，对站务管理要求高。 2)方案二，整体提高一定的服务水平，机场客流和通勤客流无区别，票价相同，但对不同需求的乘客还额外增加了选择车次的困惑。 3)方案三，机场专列满足机场客流快速、舒适的服务要求，独立站台；普通列车站站停靠。 各取所需，差异化票价；唯一缺点土建规模大。 综合以上分析，从本线功能定位的吻合性来看，推荐采用方案三普通车(站站停)+机场专列(大站快车)组合运营方案。 具体站站列车停靠站点和机场主线、支线停靠站点的初步设想如图32-1所示。 ft1f11t，-刑lH-1鼍t_-_重-图32-1普通车(站站停)+机场专列(大站快车)组合运冒方粟不慈图324列车运行交路设计及行车量设计构想18号线交路设计应考虑的因素包括机场专列分为主线和支线两部分、主要的通勤客流集中在博览城北站以北等等，因此，在交路构想上，考虑开行四种交路交路1主线站站停(普通列车)大交路(火车南站新机场站)；交路2主线站站停(普通列车)小交路(火车南站博览城北站)；交路3主线大站快车(机场专列)(省体育馆站新机场站)；交路4支线大站快车(机场专列)(双流机场T2站新机场站)。 初、近、远期列车运行交路保持一致，仅在行车量上根据客流发展情况相应调整。 图32-218号线远期列车运行交路示意图通过对国内外机场线的调研统计发现，国内机场线的服务频率相对较高，最小发车间隔一般为lOmin，即6对h。 国外机场线的服务频率相对较低，最小发车间隔一般为7515min，即4对h。 18号线由于连通了新老机场，在主线开行机场专列的情况下，还需要开行支线机场专列，因此，机场专列比例相对较高，拟采用初期各开行3对h机场专列(20min间隔)，近、远期各开行4对h机场专列(15min间隔)。 325车站辅助配线设计构想由于18号线推荐采用了“普通车(站站停)+机场专列(大站快车)组合运营方案”，因此车站辅助配线要考虑设置越行线，同时在主支线交汇车站(18号线为世纪城站、10号线为金航南路站)要考虑进站方向的平行进路设计。 根据机场专列的开行数量，以及18号线站点分布的特点，拟在孵化园站、麓山站、合江站、三岔湖站设置越行线，其余车站根据功能需要，设置相应的折返线、支线、出入段接轨线等辅助配线。 18号线车站辅助配线设计初步构想如图323所示。 图32-318号线车站辅助配线示意图327关于支线段采用单线运行的设计18号线支线接入双流机场预留开行对数较低(仅为4对h)，且世纪城站金航南路站区间较长(1145km)，主要沿绕城保护绿带敷设，无设站需求，故在满足行车能力条件下，可考虑局部范围采用单线敷设的方式，以降低该段隧道工程投资。 图32-418号线支线按单线设计的行车组织方案示意图经初步能力计算分析，单线长度(A点至B点)若为lOkm，其对应理论通过能力为4对h；单线长度若为8km，其对应理论通过能力为5对h。 通过对金航南路站世纪城站的线路方案研究，为满足左右线并线条件，两端区间的双线长度至少需3km，故单线长度最大设置为8km。 该长度可满足开行5对h的能力76需求(设计取值按适当保留余量考虑，按4对h取值)。 图32-518号线支线按单线设计线路平面不恿图4需进一步研究落实的关键技术标准由于本线还没有进入正式的技术方案设计，介于其功能的复杂性，在深化技术方案之前，有必要对18号线的技术标准进行充分的论证和局部方案研究，在行车组织模式有了初步设想之后，更是要在各系统技术标准上更进一步地深入研究，以保证运营方案的实现。 下面就本线在满足功能的前提下，对下阶段需迸一步研究落实的各项重大技术标准进行归纳，以供业内同行共同思考。 1关于供电制式的选定18号线全线平均站间距离为73km，140kmh，根据该特点，为了减少变电设施，用AC25kv供电制式。 最大站间距179km，列车速度目标值为电能损耗，降低造价和运营费用，推荐采而10号线选用的是DCl500V架空接触网供电，18号线支线要进入10号线与之共线运营，则供电系统采用交一直混合双制式供电系统更为理想，而交一直混合的双制式供电系统的轨道交通，目前在国内还没有应用，但在国外已经有比较成熟的工程实例。 为了更好地实现18号线的功能需求，需进一步研究本线部分列车采用交一直混合的双制式供电的可行性。 2关于隧道压力波的研究隧道内径的取值与地铁列车的速度有关，速度越高，要求隧道截面越大，以此来消除由于速度高而引起的阻塞比，有效降低列车内的空气压力，提高乘车舒适度，也可有效降低列车克服活塞压力而产生的能耗。 为此，下阶段应结合18号线列车最高运行速度、受电方式等因素，开展隧道空气动力学效应及隧道主要结构设计参数的研究，以确定合理、舒适、节能的隧道洞径取值标准。 3关于轨道内部电磁干扰与机场信号干扰的研究77轨道交通系统内部各机电设备系统、弱电系统以及车辆等之间的电磁干扰及防护措施，一直是城市轨道交通领域建设的重要环节。 18号线又是首次选用交一直混合型双制式车辆和供电系统，由此产生的系统内部的电磁干扰将面临新的挑战。 另外，18号线直接进入机场范围，机场调度指挥系统对对抗外来电磁干扰的要求会更高，因此，为确保18号线建成后，能“安全、可靠、高效、稳定地运行，在开展工程设计以前，通过理论分析、模拟测试和后期的测试验证等措施，对可能存在的电磁干扰进行电磁兼容的研究，提出切实可行的防护措施是十分必要的。 4关于售检票及清分系统的研究现有成都地铁线网采用的是统一票价收费标准，各线之间通过清分中心进行票务统计和清分。 18号线是成都市第一条市域轨道交通，线路长且普通站站停列车相对其它地铁线路都是大站快车，服务标准高，同时还有专门的机场专列，因此收费标准及在线网中与其它线路的换乘售票系统均需重新设计，清分标准也面临新课题，因此，下阶段还要重视售检票及清分系统的研究，保证差异化收费标准的贯彻和实施。 518号线支线接入10号线，对10号线系统配置及系统能力的影响由于18号线支线在进入lo号线金航南路站后，与10号线共线运营，因此对10号线系统的影响不仅仅是能力上的占用，更是对系统设备兼容性的考验，下阶段还需尽快开展对lO号线系统设计干扰的排查和设计方案深化研究。 5技术创新点总结目前虽然成都新机场线工程还未正式开展设计，但在前期方案研究的过程中，我们对成都新机场线的线路走向、功能定位、行车组织方