陳 俊

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司 線路站場設(shè)計研究院，湖北 武漢 430063）

隨著社會的發(fā)展，綜合性交通樞紐的重要性逐漸凸顯，目前國內(nèi)很多城市都在不斷完善空鐵聯(lián)運基礎(chǔ)設(shè)施。空鐵聯(lián)運能有效完成跨區(qū)域運輸[1-2]對接，將各種交通方式結(jié)合起來，揚長避短、各取所需，使區(qū)域內(nèi)外的交通聚集和擴散行為變得迅捷通達，提升服務(wù)質(zhì)量。而黃花機場現(xiàn)狀集散交通方式主要依靠道路交通，未考慮高速鐵路、地鐵的引入，增加機場高速的交通壓力，交通流過于集中，不利于機場地區(qū)的交通組織。黃花機場現(xiàn)狀T1 和T2 航站樓均以平面分散布局為主，缺乏綜合交通中心(GTC)的布置，旅客集散組織分散無序，難以發(fā)揮機場大客流的綜合效益。因此，黃花機場規(guī)劃于既有跑道東側(cè)新建T3 航站樓及GTC 以快速實現(xiàn)各種交通方式的聚集和擴散，主要引入長贛鐵路(長沙西—贛州北)、地鐵6 號、10 號線、磁浮鐵路和S2線，重新定位機場功能和地位。

1 現(xiàn)狀分析

黃花機場規(guī)劃地鐵6號、10號線和S2線3條線均順機場跑道方向并行布置，即南北向引入GTC合設(shè)站。其中，6號線為終點站，側(cè)式站臺；10號線為終點站，側(cè)式站臺，與6 號線之間設(shè)島式站臺；S2 線預留向北延伸至瀏陽的工程，向西延伸接長沙西的條件，側(cè)式站臺，與10號線之間設(shè)島式站臺。6號、10號線和S2線合設(shè)站布置圖如圖1所示。

圖1 6號、10號線和S2線合設(shè)站布置圖Fig.1 Combined station layout of Lines 6, 10, and S2

其他軌道交通中，僅磁浮鐵路為東西向引入，并與3條線(地鐵6號、10號線和S2線)在T3航站樓南側(cè)GTC有交叉。原則上高速鐵路應北進南出沿跑道走行，平行地鐵6號、10號線和S2線，與地鐵站同層站臺、同層站廳設(shè)站，換乘方便，避免機場范圍內(nèi)車站與地鐵站南延的折返線、預留規(guī)劃S2線立面交叉。

2 研究思路

近年來我國在高速鐵路引入機場的工程方面已有了較多的實踐經(jīng)驗，目前國內(nèi)已有十余座機場引入高速鐵路，大多數(shù)機場如上海虹橋、?？诿捞m、三亞鳳凰、鄭州新鄭、長春龍嘉及北京大興，旅客均可通過步行實現(xiàn)換乘，且大部分是順跑道方向設(shè)地下站，以消除動車電磁輻射對導航設(shè)備的影響(高速鐵路如采用地下形式穿越機場，動車在隧道內(nèi)產(chǎn)生的電磁輻射由于隧道頂部鋼筋混凝土覆蓋層的屏蔽，不會再對外界機載或地面導航等設(shè)備構(gòu)成威脅)，并拉近車站與航站樓的距離，縮短換乘距離。

但也有部分高速鐵路在引入機場時，往往面臨一項技術(shù)難題難以抉擇，即當線路走向與跑道方向一致時，高速鐵路線路不需繞行，隧道長度可控，但當線路和跑道方向相悖時，線路繞行會大幅度增加工程投資，長贛鐵路長沙西至瀏陽線路走向[3]即與跑道方向和設(shè)站位置相悖。結(jié)合長贛鐵路不同的引入機場設(shè)站方式，參考國內(nèi)相關(guān)案例，研究了北進南出、西進東出引入機場設(shè)站方案及配套云貴廈聯(lián)絡(luò)線方案。北進南出方案順著機場跑道，與地鐵平行換乘，西進東出方案垂直機場跑道南側(cè)，與地鐵交叉換乘。兩方案應堅持“以人為本”盡量實現(xiàn)“零換乘”的無縫銜接，同時高速鐵路引入機場除遵循鐵路相關(guān)設(shè)計規(guī)范以外，還必須遵循機場相關(guān)規(guī)范、管理規(guī)定要求，需滿足民用機場對凈高、電磁環(huán)境保護及不停航施工等方面的要求。兩方案各有利弊，將從線路條件[4-5]、車站站位、換乘流線組織、工程實施難度、工程投資等方面對兩方案進行綜合比選，以選擇出一個相對較優(yōu)的方案。

3 方案研究

線路方案示意圖如圖2所示。

圖2 線路方案示意圖Fig.2 Line scheme

3.1 方案說明

3.1.1 車站站位

（1）西進東出設(shè)機場站方案。經(jīng)多方案論證，確定油庫II期規(guī)劃用地作為長贛鐵路通過的通道使用，長贛鐵路不平行T3 航站樓出口設(shè)站，以達到距T3航站樓300 m的換乘條件。

車站按2 臺6 線規(guī)模布置[6]，主要辦理旅客列車到發(fā)[7]、通過及旅客乘降[8-9]等業(yè)務(wù)，以通過作業(yè)為主。車站位于平直線上，為地下站；設(shè)到發(fā)線[10-11]4條(不含正線)，有效長為650 m；車站兩端各設(shè)1組單渡線組成“八字渡線”；設(shè)島式站臺2 座(450 m×12 m×1.25 m)。西進東出方案車站布置示意圖如圖3所示。

圖3 西進東出方案車站布置示意圖Fig.3 Station layout in scheme from west to east

（2）北進南出設(shè)機場站方案。為盡量靠近航站樓設(shè)車站同時避免與地鐵6 號、10 號線和S2 線多次交叉，車站設(shè)于規(guī)劃T3 航站樓中軸線東側(cè)，與地鐵6 號、10 號線和S2 線并站布置。為保證高速鐵路與地鐵、機場的換乘，需盡量靠近地鐵車站，若按兩站之間結(jié)構(gòu)不影響考慮，車站至T3 換乘距離約600 m(“L”型換乘，車站至GTC 約300 m，GTC 至T3 航站樓約300 m)。同時車站與市政隧道交叉，交叉點市政隧道位于地面以下9 m，車站站臺位于地面以下19 m，市政隧道對車站站臺無影響。但車站站廳位于地面以下10 m，與市政隧道局部有沖突，市政隧道需改移至站廳層南側(cè)走行。車站規(guī)模同西進東出設(shè)機場站方案，北進南出方案車站布置示意圖如圖4所示。

圖4 北進南出方案車站布置示意圖Fig.4 Station layout in scheme from north to south

3.1.2 沿線重要控制點及相互關(guān)系情況

（1）機場跑道起飛爬升面限制高度。為保護飛機在起飛和進近至著陸操作的最后階段沒有障礙物的影響，機場跑道有包括進近面、過渡面、起飛爬升面等控制周邊構(gòu)筑物限高要求。黃花機場跑道具備雙向起飛降落功能，其中進近面和起飛爬升面均分為I段、II段。I段距離跑道最近，要求更加嚴格。進近面I 段按每側(cè)15%散開率以2%梯度控制至跑道標高以上60 m，起飛爬升面I段按每側(cè)25%散開率以1%梯度控制至跑道標高以上45 m。因此，兩方案主要受坡度變化更緩的起飛爬升面控制限高。在進站前，區(qū)間段縱斷面受既有1，2 跑道及規(guī)劃3，4跑道起飛爬升面限制高度影響，出站后區(qū)間段不僅受跑道起飛爬升面限制，同時受機場南端的整體路網(wǎng)布局規(guī)劃影響，線路需隧道敷設(shè)通過。機場障礙物限制高度要求如圖5所示。

圖5 機場障礙物限制高度要求Fig.5 Height limit requirements for airport obstacles

（2）機場改擴建工程及配套地鐵。結(jié)合T3航站樓改擴建工程，地鐵6號、10號線和S2線的規(guī)劃走向、設(shè)站情況，應滿足車站與機場航站樓盡量短順銜接的要求，同時要減少與機場內(nèi)各交通設(shè)施、配套設(shè)施的相互干擾[12]，盡量減少機場站的埋深與地鐵并行同層以保證換乘的流暢性及降低工程投資。

磁浮鐵路采用負三層標高下穿負二層的地鐵6 號、10 號線和S2 線，并于T3 航站樓南側(cè)GTC 設(shè)地下負三層磁浮站。因此，長贛鐵路與地鐵保持同層設(shè)站，即負二層標高。

3.1.3 線路走向情況說明

（1）西進東出設(shè)機場站方案。線路從松雅湖濕地公園及出讓用地北側(cè)區(qū)間處引出，跨繞城高速沿其東側(cè)向南走行，隨后跨過磁浮鐵路后下坡入地，隧道下穿黃金大道、機場大道、跑道防吹坪、滑行道后于T3航站樓南側(cè)300 m處設(shè)黃花機場站，出站后繼續(xù)向東，上跨平汝高速接入瀏陽站至比較終點。比較段線路長61.000 km，橋梁長29.086 km，隧道長24.440 km，橋隧比87.75%，盾構(gòu)隧道長度為1.8 km。

（2）北進南出設(shè)機場站方案。線路從松雅湖濕地公園及出讓用地北側(cè)區(qū)間處引出，跨過繞城高速，受起飛爬升面限高影響，需下穿長瀏高速，后沿地鐵10 號線東側(cè)南北向引入黃花機場，與地鐵6 號、10 號線同標高(-19 m)，并于地鐵6 號、10 號線和S2 線合設(shè)機場站東側(cè)設(shè)黃花機場站。車站標高與地鐵站同層，出站后折向東，上跨平汝高速接入瀏陽站至比較終點。比較段線路長65.450 km，橋梁長25.853 km，隧道長31.427 km，橋隧比87.52%，無盾構(gòu)隧道。

北進南出線路方案比較范圍起點位于松雅湖濕地公園、出讓用地北端的區(qū)間，終點為瀏陽站。線路整體走向應盡量順直，節(jié)省工程投資，減少運營時間。車站北側(cè)(松雅湖至車站)，受繞避松雅湖濕地公園、出讓用地和車站站位影響，同時避免與地鐵10號線兩次交叉，經(jīng)研究距離車站中心3.5 km處采用R-7 000 m半徑彎道即可滿足通過車不限速條件。北進南出方案比較示意圖如圖6所示。

圖6 北進南出方案比較示意圖Fig.6 Comparison of the scheme from north to south

車站南側(cè)(出車站至瀏陽站)，由于北進南出方案出車站后線路走向與至瀏陽方向相悖，若機場通過車仍按350 km/h不限速考慮將大大增加線路繞行長度，故研究了車站南端限速200 km/h，250 km/h，300 km/h 及350 km/h 不限速方案。4 個方案在機場至瀏陽段范圍均為長沙市郊區(qū)，無較大控制因素，其中限速200 km/h 方案車站南端半徑2 500 m，線路長63.620 km，橋隧比79.9%；限速250 km/h 方案車站南端半徑3 500 m，線路長65.450 km，橋隧比84.46%；300 km/h 方案車站南端半徑5 000 m，線路長69.330 km，橋隧比80.22%；350 km/h 不限速方案車站南端半徑9 000 m，線路長70.470 km，橋隧比80.42%。技術(shù)經(jīng)濟比較表如表1所示。

表1 技術(shù)經(jīng)濟比較表Tab.1 Techno-economic comparison

由表1 可見，與200 km/h 方案相比，300 km/h和350 km/h 2 個方案線路長度分別增加5.710 km，6.850 km，投資分別增加8.33 億元、10.27 億元，由于線路展長，通過車的運營時分節(jié)省0.38 min，0.50 min，故300 km/h以上標準意義不大。而250 km/h較200 km/h 方案線路僅展長1.830 km，且征拆較小，投資僅增加1.48 億元，通過車的運營時分節(jié)省0.52 min，且出站R-3 500 m半徑技術(shù)標準高，線路條件更優(yōu)。故北進南出方案推薦采用限速250 km/h方案。

3.1.4 云貴廈聯(lián)絡(luò)線方案

（1）西進東出設(shè)機場站方案。云貴廈聯(lián)絡(luò)線自長沙南站滬昆場北咽喉引出，后并行滬昆高速鐵路(上海虹橋—昆明南)前行，依次上跨勞動東路、紅旗路、滬昆高速鐵路、機場高速后，沿機場高速北側(cè)經(jīng)過譚陽洲，上跨瀏陽河后繼續(xù)沿機場高速北側(cè)25 m左右并行往東，經(jīng)長沙縣七中南側(cè)，依次上跨黃興大道、繞城高速后折向南，再跨機場高速、上跨磁浮鐵路后采用1/42 道岔接入長贛鐵路區(qū)間橋梁。聯(lián)絡(luò)線設(shè)計最高速度200 km/h，線路全長雙線11.700 km、單線5.360 km，折合雙線14.380 km。

（2）北進南出設(shè)機場站方案。云貴廈聯(lián)絡(luò)線自長沙南站滬昆場北咽喉引出，后并行滬昆高速鐵路前行，依次上跨勞動東路、滬昆高速鐵路、機場高速后，沿機場高速北側(cè)經(jīng)過譚陽洲，上跨瀏陽河后繼續(xù)沿機場高速北側(cè)25 m 左右并行往東，經(jīng)長沙縣七中南側(cè)，依次上跨黃興大道、青園路后折向北，沿長沙繞城高速往北前行，上跨人民快速路、長瀏高速，爾后折向東經(jīng)疏解采用1/42道岔接入長贛鐵路區(qū)間橋梁。聯(lián)絡(luò)線設(shè)計最高速度200 km/h，線路全長雙線19.500 km、單線4.190 km，折合雙線21.595 km。

3.2 方案綜合比選

3.2.1 從線路技術(shù)條件方面分析

西進東出設(shè)機場站方案線路長61.000 km，通過車運營時分13.2 min。北進南出設(shè)機場站方案線路長65.450 km，通過車運營時分12.41 min；線路較西進東出設(shè)機場方案長4.450 km，通過車運營時分減少0.79 min。

北進南出設(shè)機場站方案云貴廈聯(lián)絡(luò)線(雙線)長度21.595 km，較西進東出設(shè)機場站方案(雙線14.380 km)長7.215 km。

3.2.2 從站位條件方面分析

西進東出設(shè)機場站方案車站、GTC、T3航站樓在一條直線上，車站至GTC換乘距離200 m，GTC至T3 換乘距離100 m，換乘距離共300 m。而北進南出設(shè)機場站方案的車站和GTC 之間相隔一個地鐵站，同時先轉(zhuǎn)至GTC 再到T3 航站樓格局為“L”型換乘，乘客走行距離較長，換乘距離約600 m。故西進東出設(shè)機場站方案在站位上更有利于有效直接聯(lián)通航站樓，便于換乘。

在車站埋深方面，西進東出設(shè)機場站方案由于需下穿橫向構(gòu)筑物較多，如機場油庫、滑行道、機場跑道排水溝、規(guī)劃綜合管廊等導致車站埋深在地面以下約22 m。而北進南出設(shè)機場站方案站臺層可與軌道交通線站臺層在同一層，埋深在地面以下約19 m。

3.2.3 從換乘流線合理性方面分析

（1）西進東出設(shè)機場站方案。車站位于T3航站樓南側(cè)約300 m，T3航站樓前設(shè)有GTC，車站距離GTC 約200 m。T3 樞紐各交通方式以GTC 為換乘中心，車站與GTC設(shè)地下通道直接連通。地鐵、磁浮鐵路等分別在GTC東、西兩側(cè)設(shè)置。各交通方式前往T3 航站樓的旅客均到達GTC 換乘中心負一層后，再通過樓扶梯上至GTC地面三層，通過高架天橋進入T3 航站樓出發(fā)大廳乘機。機場需要換乘各類交通方式的旅客，先到達GTC 換乘中心負一層，再根據(jù)指引前往高速鐵路、地鐵和磁浮鐵路車站。

綜上，在換乘流線上，西進東出設(shè)機場站方案的車站與地鐵站有交叉，車站采用負二層站布置，功能流線較為順暢[13]，站房規(guī)模較為合理，投資較為經(jīng)濟。但地鐵需采用負三層站布置，站臺到站廳提升高度由5.25 m調(diào)整為16.55 m，乘客服務(wù)品質(zhì)略有降低。

（2）北進南出設(shè)機場站方案。車站與地鐵、S2線車站平行，呈南北走向布置為地下車站。車站設(shè)置于T3 航站樓東南側(cè)，距離GTC 換乘中心約500 m，GTC 距離T3 航站樓100 m。高速鐵路前往T3 航站樓的旅客，需要先通過換乘通道穿越地鐵車站非付費區(qū)，到達GTC換乘中心負一層后，再通過樓扶梯上至GTC，通過廊道進入T3航站樓出發(fā)大廳乘機。機場需要換乘高速鐵路的旅客，先到達GTC 換乘中心負一層，穿過地鐵非付費區(qū)后，才能到達高速鐵路車站。北進南出設(shè)機場站方案從乘客角度考慮，在換乘距離和換乘便捷性等條件方面均不如西進東出設(shè)機場站方案。

綜上，北進南出設(shè)機場站方案車站與地鐵站并行設(shè)置，高速鐵路和地鐵的站臺、站廳同層。地鐵6號、10號線和S2線合設(shè)站，高峰小時斷面客流約6 000 人，地鐵乘客人數(shù)體量龐大，且考慮通過地鐵方式換乘航空和鐵路的人居多，故地鐵站設(shè)于車站和T3航站樓GTC之間，并向兩側(cè)分流更加合理，更有利于與航空、高速鐵路的緊密銜接，但不利于高速鐵路與航空換乘乘客的便捷性和舒適性[14]，換乘距離由300 m增加至600 m。

3.2.4 從工程實施難度方面分析

（1）橋梁工程方面。北進南出設(shè)機場站方案跨越繞城高速角度為61°，相比西進東出設(shè)機場站方案跨越角度明顯優(yōu)化，可采用(40+72+40) m 跨越，避免了大跨度跨越繞城高速，連續(xù)梁采用懸臂灌注施工，工程實施難度小。另外避開了與繞城高速并行段，避免了與漓湘東路、人民快速路、機場高速、磁浮鐵路及該段區(qū)域地方眾多規(guī)劃通道的交叉，橋梁工程實施難度減小。

（2）隧道工程方面。北進南出設(shè)機場站方案與既有黃花機場T2 航站樓及跑道無交叉，僅穿越同樣處在規(guī)劃中的T3，T4 航站樓及停機坪地帶，高速鐵路隧道僅需考慮上方結(jié)構(gòu)荷載的影響，機場段工程造價及審批難度較西進東出設(shè)機場站方案小，同時該方案無盾構(gòu)隧道。

（3）建筑結(jié)構(gòu)方面。北進南出設(shè)機場站方案南北縱向穿越T3 航站樓兩處指廊，其中一處為GTC酒店，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上較為復雜。而西進東出設(shè)機場站方案橫向于T3 航站樓南側(cè)的GTC 下穿過，僅影響航站樓的東指廊一角，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上較為簡單。

3.2.5 從技術(shù)經(jīng)濟上分析

西進東出設(shè)機場站方案線路正線長61.000 km，聯(lián)絡(luò)線(雙線)長14.380 km，靜態(tài)投資134.62 億元。北進南出設(shè)機場站方案線路長65.450 km，聯(lián)絡(luò)線(雙線)長21.595 km，靜態(tài)投資146.56 億元。西進東出設(shè)機場站方案較北進南出設(shè)機場站方案正線短4.45 km，聯(lián)絡(luò)線(雙線)短7.215 km，靜態(tài)投資減少11.94 億元。技術(shù)經(jīng)濟比較表如表2所示。

表2 技術(shù)經(jīng)濟比較表Tab.2 Techno-economic comparison

3.3 基于云模型和TOPSIS評價

從線路技術(shù)條件、站位條件、換乘流線合理性、工程實施難度和技術(shù)經(jīng)濟5個方面[15]選取10項指標建立線路方案優(yōu)選指標體系，線路方案工程信息如表3所示。

表3 線路方案工程信息Tab.3 Engineering information of railway schemes

通過構(gòu)建評價模型，計算方案的相對貼近度實現(xiàn)方案的排序和優(yōu)選，線路方案評價結(jié)果如表4所示。

表4 線路方案評價結(jié)果Tab.4 Evaluation results of line scheme

根據(jù)評價結(jié)果，西進東出設(shè)機場站方案為最優(yōu)方案，將優(yōu)選結(jié)果與工程實際對比分析，西進東出設(shè)機場站方案雖隧道、橋梁工程難度較大，但線路短直，線路長度短4.450 km，云貴廈聯(lián)絡(luò)線長度短7.215 km，投資節(jié)約11.94億元，站位更利于結(jié)合T3航站樓及GTC進行換乘，滿足空鐵聯(lián)運換乘300 m要求。因此，綜合比選后確定西進東出設(shè)機場站方案為最優(yōu)方案，也是實際線路選線時采用的方案。

4 結(jié)束語

長贛鐵路引入黃花機場選擇合理的引入方案不僅關(guān)系到施工難易、工程投資等問題，更關(guān)系到是否能有效吸引周邊客流，方便乘客換乘和集散，發(fā)揮其效能。在遵循工程可行、技術(shù)經(jīng)濟合理、運營安全可靠的基礎(chǔ)上，對線路條件、車站站位、換乘流線組織等方面綜合分析研究，得到推薦方案。長贛鐵路引入黃花機場的建設(shè)提升了黃花機場功能和地位，有利于機場地區(qū)的交通組織，旅客集散組織有序，充分發(fā)揮了機場大客流的綜合效益，提升了服務(wù)質(zhì)量。