北京轨道交通机场线线路方案研究

北京轨道交通机场线线路方案研究徐加民(北京市市政工程设计研究总院,100082,北京 高级工程师)摘 要 北京机场线是我国修建的第一条市区通向机场的专用轨道交通线路,修建后可保证市中心区和机场之间交通流及时集中和疏散,缩短旅客进出机场的旅行时间。

介绍了北京轨道交通机场线线路功能定位、交通制式选择、线路设计方案、技术标准、运营模式的研究情况。

认为采用直线电机交通制式选线时更加灵活,可以避开环境敏感点和制约因素,对城市的环境及景观影响小,为城市轨道交通系统提供了一种新的可供选择的交通模式。

关键词 北京,机场线,线路设计中图分类号 U231+.2A Study on the Route Scheme of Beijing Airpor-t lineX u JiaminAbstract With a study on the funct ional orientatio n,the mode selection of urban transit,the design scheme of the airport-line r oute,as w ell as its technical standards and the operation mode in Beijing,the autho r holds that the adopt ion of the storaight line could make this route selection more flexible and bring about less influnces o ver urban environment.Key words Beijing,airpo rt-line,track designAuthor s address Beijing General Municipal Engineering De-sign&Resear ch Institute,Beijing100082,China为满足经济发展的需要,同时满足承办2008年奥运会的要求,北京提出扩建首都机场工程的要求。

经国务院批复,首都机场工程于2004年动工建设。

为完善机场和市区之间的交通系统,提高首都机场的形象和竞争力,需要修建连接市区和机场的轨道交通线路(以下简称机场线)。

图1为北京已建及在建轨道交通线路示意图。

1 线路功能定位功能定位是线路方案首先要研究的工作。

本线路与一般市区交通线不同,是连接北京市区与首都机场的线路。

首都机场是民用航空运输机场、国家门户机场、大型综合枢纽机场和全国航运集散中心,远景年旅客吞吐量达到6000万,是我国地位最重要、规模最大、设备最齐全、运输最繁忙的大型国际航空港。

图1 北京已建成及在建轨道交通线路示意图从首都机场的发展规划、综合形象、定位需求以及交通现状等角度,提出修建快速轨道交通的需求。

修建后可以保证市中心区和机场之间交通流及时集中和疏散,缩短旅客进出机场的旅行时间。

因此,机场线的功能定位为机场专线,主要服务于航空旅客,同时兼顾旅客接送人员与机场部分通勤工作人员的出行,提供 安全、快捷、舒适、优质优价 服务的客运专线。

2 交通制式选择交通制式的选择是本线研究的重点和敏感点。

鉴于机场线的特殊地位,以及体现 新北京、新奥运 理念的要求,采用何种制式,一直备受各方人士的关注。

从2000年开始,历经高速磁浮、高速轮轨、中低速磁浮系统(H SST)、直线电机系统、普通轮轨线路的反复研究。

因机场线线路较短,高速磁浮不太适用。

比选主要集中在轮轨系统、直线电机系统、中低速磁浮系统之间。

41轮轨系统是城市轨道交通应用最为广泛的方式,技术成熟,系统可靠,建成运营的线路最多,国内在建设、运营管理、设备维修等各方面都有成熟的经验。

市区或市郊客运线采用普通轮轨制式是比较适宜的,车辆也有成熟的生产技术和经验,其缺点是噪声和振动较大。

直线电机系统是20世纪80年代由加拿大研制开发的一种非粘着驱动方式的系统。

与通常的轮轨驱动系统相比,直线电机系统具有车辆轻、土建工程规模小、轮轨磨耗低、噪声低、爬坡能力强、线路条件适应性强(最小平面转弯半径80m,最大坡度80 )、车辆维修量小等特点。

经过近20年的发展,其技术日趋成熟,目前在加拿大温哥华Skytrain、马来西亚吉隆坡PUTRA 线、美国纽约JFK(肯尼迪)国际机场线、及底特律市区运输系统、日本大阪7号线(鹤见绿地线)及东京地铁12号线(大江户线)等多条线路得到了应用。

我国在建的广州地铁4号线也采用了直线电机系统,并计划在广州地铁5,6,7号线等项目中推广使用。

该系统的缺点是控制技术较复杂,车辆的制造成本也较高。

中低速磁浮系统(HSST)是日本研制开发的一种新型交通系统。

20世纪70年代开始制造出了HSST试验车1号;1990年在日本名古屋附近建成了1530m长的HSST试验线,并进行了100多项应用试验,最高运行速度达到130km/h。

经过日本国土运输省组织专家和学者的最后论证。

该系统在1993年获得商业运输许可证。

2001年,采用该系统的名古屋东部丘陵线被批准修建,2004年11月份全部车辆上线调试和试运行。

由于运营线路不多,实施该系统有一定风险。

单纯从技术角度分析,上述三种交通制式都可行。

为了更好地体现 新北京、新奥运 理念的要求,各方确定了以下交通制式选择的原则:(1)选择安全可靠、先进、成熟的技术,体现首都北京的形象;(2)满足安全、快捷、舒适、环保等特点,充分体现机场线的特征;(3)系统运能和远期预测客流量相适应;(4)交通制式选择既要考虑全寿命周期费用和客流建设费用,同时也要考虑后期的运营费用;(5)考虑对沿线环境的影响;(6)符合国家有关交通产业的政策;(7)结合本项目线路条件及线路敷设方式。

综合交通制式选择的原则,参照国外通向机场的线路选择制式的经验,加上广州已经引进直线电机系统,其车辆已具备国产化条件;此外,受机场线环境条件制约,线路有一些控制点,需要设置大坡度和小半径曲线,最终确定采用直线电机制式。

3 线路设计方案线路设计方案的主要内容包括起点、终点设置,以及线路走向、车站设置、敷设方式等。

线路起点设在北京市二环路附近的东直门。

东直门地区商业繁华,交通极为便利,是北京市重要的交通枢纽;附近设有长途汽车站,且有地铁环线(M2线)、城市铁路(M13线)两条城市轨道交通线路穿过此地。

按照北京城市规划,四环以内为城区,二环以内是北京市的核心区。

线路起点延伸到二环也就是延伸到城市的中心区。

线路终端根据首都国际机场总体布局方案,空港内划分为T1/T2航站楼和T3航站楼两个区域。

前者主要服务于国内航班,后者既有国际航班也有国内航班,二者客流相差不多,线路兼顾以上2个区域的客流分别设站。

为了提高整个轨道网的整体性和互通性,发挥轨道网络作用,线路与已运营的地铁环线(M2线)、城市铁路(M13线)及在建的地铁10号线(M10线)形成换乘条件。

借助这几条线在整个轨道网系统中的骨干作用,将机场线与市区轨道网紧密地连接在一起。

线路沿东直门外大街、东直门外斜街、机场高速路、机场辅路、李天路、岗山路布置。

全线共设4座车站。

起点设在东直门站,与M2号线、M13号线东直门站形成换乘;结合城市规划发展,在三环路附近设三元桥站,与M10号线换乘;在机场一侧分别设T1/T2航站楼站(简称T2站)、T3航站楼站(简称T3站)。

线路平面见图2北京市轨道交通机场线线路示意图。

线路敷设方式综合考虑环境条件确定。

由于东直门至三环的三元桥段和机场一侧的T1/T2航站楼站处均为建成区,为减少对周边环境的影响,敷设为地下线;中间线路主要沿机场高速路设置,除少数节点外均采用高架线形式。

线路全长约28.1km,在李天路附近设车辆基地一座。

为安全、优质、快速建成机场线,同时保护环境,减少伐树,保护绿化,施工中尽量采用先进技术。

地下区间主要采用盾构施工。

高架桥主要采用预制梁42架桥机整体架运施工。

桥梁设计充分考虑景观特点,力求与周边环境的综合协调。

图2 北京市轨道交通机场线线路示意图4 线路技术标准线路条件是影响车辆性能发挥、乘客舒适度、运营成本的重要因素。

根据交通制式及环境条件等,制定如下线路技术标准:列车为直线电机车辆,最高运营速度为110km/h;正线数目为双线(右侧行车);线路平面最小曲线半径,正线一般条件下为200m 、困难条件下为150m ,辅助线一般条件下为100m 、困难条件下为80m,车场线为60m;线路纵断面最大坡度,正线一般条件下为50 、困难条件下为55 ,辅助线为55 ,车站线路为3 ;竖曲线最小半径,正线为3000m 、辅助线2000m 。

5 运营模式运营模式主要根据线路的方案和功能定位等因素确定。

运营模式大致有两个方案,方案一是集中运营,由东直门站出发经三元桥站、T3站至T2站,即以同一条线路顺序连接4站。

图3为集中运营方案示意图。

方案二是分散运营,即从东直门站出发经三元桥站分别到达T 3站、T2站。

图4为分散运营方案示意图。

图3机场线集中运营方案示意图图4 机场线分散运营方案示意图 单纯从运营角度分析,集中运营方案比较理想,这样可以兼顾4站之间的客流,为乘客提供较好的服务,而且可以减小发车时间间隔、减少配车数量等。

但由于两处航站楼是相互独立并分别为轨道交通预留了车站位置,因此采用上述衔接顺序的线路布局难度很大。

经论证比选后,仍采用贯通运营方案,以充分发挥直线电机车的优势。

即:在T2、T3站之间设一曲线,并缩短线路长度,降低工程造价,形成如图5所示的线路运营方案。

(下转第48页)43主要换乘站开始,以该站的最优衔接方案为基础,当与邻接换乘站的最优方案冲突时,按照协调要素的优先级,依次排定各线路列车在站到发时间,再逐步推广至全网络范围的所有线路和车站,从而获得网络运输能力利用最优。

通过递阶结构能够初步确定各个要素的协调次序,但仍需考虑多种复杂情况。

由于路网结构多样,换乘站也可能是多条线路的尽头站,如北京地铁网络的西直门、东直门站,客流可以从2号线向13号线和机场线进行多线换乘,也可继续行至2号线的其他站点;反之,13号线换乘客流必须进入其他线路,这时断面客流量、换乘客流量出现不均衡,需要单独协调。

此外,换乘站两交汇线路的换乘时间和反向换乘时间因换乘路线的不同而存在差异,需分两种类型细化设计提高协调性。

4 结语城市轨道交通网络运营协调性的解释结构模型为制订网络列车运行计划、解决路网多个邻接换乘枢纽的衔接方案矛盾,提供了一种协调的方法及原则。

结合ISM 理论,通过辨识多个影响因素的协调层次和相互关系,明确了网络运营协调的对象和实现途径。

分析结果符合实际情况,将轨道交通系统服务对象的客流作为协调的首要因素,体现了公共交通服务的主旨。