机场地区高铁站与机场轨道站双枢纽布局模式研究

欧阳杰，梁 旭

（中国民航大学 交通科学与工程学院，天津 300300）

目前我国有40多个空港已开通或规划预留轨道车站，而现有的100多个临空经济区以内、空港以外地区也有不少设置高速铁路车站(以下简称“高铁站”)或城际铁路车站。当前对于空铁双枢纽的研究主要集中于个别典型枢纽机场，并未形成综合系统的研究体系，且对于空铁双枢纽的研究范畴界定多局限于机场内部，未对机场地区整体轨道交通系统进行多层次分析。在此所研究的机场地区是由地处核心的空港及其外围的临空经济区所组成，空港内以轨道车站为主体的地面交通中心与临空经济区的高铁站共同组成换乘功能强、辐射范围广的机场地区轨道交通体系。空铁双枢纽布局及其高效衔接模式不仅能有效疏解航站区过境旅客交通压力，同时以整体提升机场地区航空旅客和铁路旅客及空铁联运旅客的服务水平，实现旅客便捷舒适出行。

1 机场地区空铁双枢纽构成的理论模型及其交通辐射范围分析

1.1 机场地区空铁双枢纽构成的理论模型

机场地区空铁双枢纽是为空港及临空经济区旅客提供始发终到或中转换乘服务的一体化交通综合体，其中空港交通枢纽包括为航空旅客提供出行服务的航站楼，以及汇集多种轨道制式且与航站楼无缝接驳的地面交通中心(GTC)两大组成部分；临空经济区高铁站是以接发高速铁路或城际铁路列车为主、并接入城市轨道交通线路的铁路综合立体换乘车站[1]。

机场航站区主要服务于空侧的航空交通和陆侧的地面交通。机场空侧的航空交通是空港枢纽的核心功能，它包括跨越国别的国际航线，以及跨越城市群或经济区的国内干支航线，航空交通具有高速性、直达性及辐射范围广的对外交通特性。为航空交通配套服务的机场陆侧交通则是以衔接中心城区为交通主轴、以GTC为枢纽节点的空港集疏运交通体系，枢纽机场航站区的GTC多引入高速铁路、城际铁路和城市轨道交通线路，以GTC为核心的机场陆侧交通具有功能单一、双向辐射、多元轴化等集疏运交通特征。而临空经济区高铁站则形成服务于临空经济区的对外交通体系，涵盖轨道交通、长途汽车、公交汽车、出租车及社会车辆等诸多交通方式，相比而言，GTC还额外拥有机场巴士这种专用交通方式。

1.2 空铁双枢纽的交通辐射叠合效应分析

机场航站区GTC 与临空经济区高铁站共同构建有机组合和分工协作的空铁双枢纽，既可为空港或临空经济区提供区域内的陆空联运接驳服务，也可共同推动机场地区的高速铁路和城际铁路通达范围辐射到整个城市群及其以外地区，并形成以空铁双枢纽为核心，以轨道线路为骨干，以航空交通为主体的交通辐射叠合效应，最终实现涵盖五重空间层次的“域内全覆盖、全球可辐射”的时空通达目标。①在机场地区范围构筑以机场捷运系统、摆渡车辆及线路巴士为主体交通方式的15～30 min 时空通达圈，实现临空经济区与空港、空铁双枢纽之间的互联互通。②在市域范围内构筑以机场地区为核心，以机场快速轨道交通、城市轨道交通、机场巴士和线路巴士为主体的0.5～1 h时空通达圈，其中机场快速轨道(专用型或共用型，辐射半径20～30 km)专门服务于机场地区与主城区之间的通勤交通和空港集疏运交通[2]。③在城市群范围内，城际铁路兼顾服务于临空经济区或机场(辐射半径30～100 km)之间的航空客货需求，可构筑以空铁联运为依托，以城际铁路、支线航线以及长途巴士为主体的1～2 h时空通达圈，以发挥其在城市群内部的辐射带动功能。④在跨城市群的区域，高速铁路兼顾服务于城市群以外城市(辐射半径100 km以上)的异地航空旅客，可构筑以机场地区双枢纽为核心，以干线航线、高速铁路为主体的2～4 h时空通达圈，覆盖国内主要区域。⑤在全球辐射范畴上，空铁双枢纽之间组织的空铁联运模式可构筑4～12 h国际中近程、12～24 h国际远程的时空通达圈。这种汇集3 种轨道交通方式、辐射五重空间层次的空铁双枢纽组合模式可利用轨道交通系统及空中航线网外拓交通功能和延伸交通叠合效应，从而打造高效便捷、服务多元的多层次空铁联运系统。这既可以弥补机场航站区陆侧交通枢纽能级低及辐射面窄的不足，推动机场陆侧集疏运交通体系由“轴线化”交通体系向“复合化”交通体系转型，进一步拓展航空客货源的空间腹地，也可以强化临空经济区高铁站和机场GTC所独有的空铁联运优势，从而充分发挥机场地区空铁双枢纽体系的规模经济、范围经济和流量经济。机场地区空铁双枢纽构成的理论模型示意图如图1所示。

图1 机场地区空铁双枢纽构成的理论模型示意图Fig.1 Theoretical model of air-rail dual hub in airport area

基于不同交通方式的特性，以轨道车站为主体的机场GTC 与临空经济区高铁站作为机场地区的各自核心交通枢纽而形成了不同辐射范围的多层次交通时空通达圈，而两者的重合交融又产生了一种辐射空间更为广泛、交通换乘更为便利、客货集疏散能力更强、交通出行服务功能更全和交通生成总量更大的叠加融合效用。

（1）扩展机场地区的时空通达圈。机场地区双枢纽叠加了各种交通方式，尤其集成了多种轨道交通方式，使机场地区旅客在同一时间维度内可通达距离更远、覆盖层次更丰富的空间范畴[3]。

（2）强化旅客空铁联运的便利性。空铁双枢纽互为中转站场，并以高速铁路、城际铁路或城市轨道交通作为空港与高铁站之间的主要衔接模式，充分利用轨道交通运营快速准点的优势，提高了中转换乘客流集散的可靠性和便捷性[4]。

（3）满足旅客多元化交通出行需求。基于协同运营、分工明确和远近结合的原则，空铁双枢纽可提供高效的差异化交通服务，加强空铁旅客的引流疏导，避免交通流过度集中于单一枢纽，可有效疏解机场的非航空旅客，集约化利用机场航站区有限的交通资源，最大化提高航空旅客的运输效率。

（4）提升机场地区的交通出行总量。从交通量构成来看，除了正常增长的趋势交通量之外，双枢纽联动可促使机场地区空间结构和交通体系优化升级，推动临空产业规模化增长和临空经济区城市化水平的快速提升，从而激发诱增交通量的产生。另外，各种交通方式的有机组合可引发空铁双枢纽内部因换乘中转而产生较大规模的转移交通量[5]。

2 机场地区空铁双枢纽组合类型分析

2.1 影响机场地区空铁双枢纽组合的因素分析

以航空、高铁交通方式各自的交通特性及其关联为依据，影响空铁双枢纽布局的诸多因素可划分为双枢纽的内在关联因素以及机场地区的外部环境因素两大类。影响机场地区空铁双枢纽组合的因素分析图如图2 所示。大型枢纽机场通常优先引入城市轨道交通或机场专用轨道线，高速铁路或城际铁路的引入则需结合机场定位及机场所在城市群的综合交通规划统筹安排[6]。同一枢纽机场不同航站区引入的轨道交通技术制式及其线路数量也存在差异，适用于中长距离运输的高铁线路施工成本高，且对运行速率要求偏高，同一高铁线路普遍仅在机场设置一个站点，即使是拥有多航站区的机场，而城际铁路线则多在不同航站区各自设置站点。高铁线路在临空经济区也通常仅设置单一站点，而城际线路则可设置多个站点；城市轨道交通站间距小、施工成本低，且可兼顾服务于旅客在各航站区之间中转换乘的自动捷运系统功能，为此枢纽机场的各航站区普遍对应设置多座城市轨道交通车站，城市化水平高的临空经济区亦是如此[7]。

图2 影响机场地区空铁双枢纽组合的因素分析图Fig.2 Analysis of factors affecting the combination of air-rail dual hub in airport area

空铁双枢纽的演进遵循交通枢纽锚固理论中的用地布局—客源生成—枢纽位置—网络系统—交通功能的发展时序。在用地布局方面，作为拉动区域经济发展的特大型公共交通枢纽，空铁双枢纽格局通常只能在远郊地区或者近郊边缘地区规划建设[8]。在客源生成方面，空铁双枢纽不仅依托趋势交通量，还侧重于转移交通量和诱增交通量的生成。在位置关系方面，空铁双枢纽的最终形成源于以下3 类情形。①既有高铁站附近新建机场。后期建设的机场GTC 仅可从既有的高铁站引入高速铁路或城际铁路支线，其空铁联运的运力运能有限。②既有机场周边地区新建高铁站。后期建设的高铁站规模等级高，具有将多条高速铁路或城际铁路正线引入机场航站区的可行性，但如无法与航站区改扩建同步，只能与机场轨道站实施站线分设。③机场轨道车站与临空经济区高铁站同步规划建设。此类空铁双枢纽可共同构筑通达性强、辐射面广的区域综合交通网络体系，有助于充分发挥空铁双枢纽作为城郊型区域综合交通节点的枢纽能级。

总体而言，机场地区多元化的轨道交通网络体系应结合临空经济区通勤交通及空港航空交通的出行需求，通过空地一体、干支结合、快慢组合的运输组织方式，充分发挥空铁双枢纽的交通触媒效应，大力拓展其主要客源腹地，服务于机场地区旅客的高质量出行需求[9]。

2.2 机场地区多轨道交通枢纽衔接的基本模式

机场地区双交通枢纽引入的轨道交通制式普遍存在多种类别，从应用实例来看，衔接城市轨道交通、城际铁路和高速铁路其中2 种及2 种以上技术制式的机场轨道交通站最为普遍，不少大型枢纽机场还额外设置自动捷运系统[10-11]。临空经济区高铁站为满足与机场及城市的交通接驳，通常考虑引入多种类型、多条线路的轨道交通，以形成城郊型的铁路综合立体交通枢纽。空铁双枢纽在轨道站场规模等级、技术制式类型和枢纽功能定位等方面相互错位，其衔接组合形式丰富多样。机场轨道站与高铁站组合模式示意图如图3所示。

图3 机场轨道站与高铁站组合模式示意图Fig.3 Combination of airport rail station and high speed railway station

3 机场地区空铁双枢纽的空间布局及衔接模式分析

3.1 单机场轨道站布局模式

（1）“1+1”空铁双枢纽组合模式。该模式是指机场单一轨道车站与临空经济区单一高铁站通过城市轨道线和高铁线串接，机场轨道车站服务于整个航站区，与各航站楼之间采用换乘通道衔接。机场轨道站与高铁站均为高架站或地下站。该模式适用于机场航站区改扩建工程，其机场轨道站规模较小，运力偏低，而临空经济区高铁站可有效疏解机场的空铁联运旅客交通量。由于该模式的机场轨道交通制式单一，机场GTC流程设计相对明晰，可有效缓解交通流的交织。单机场轨道站与单高铁站衔接模式图如图4 所示。但该模式下的航空旅客换乘步行距离长，如长春龙嘉机场为干线机场，其内部龙嘉站及外部临空经济区九台南站均为长珲城际铁路(长春—珲春)的中间站，站场均为2台4线，其中龙嘉站通过地下通道与航站楼相连。龙嘉站每日24对动车组列车双向运行，空铁联运旅客约占机场总客流的1/3，这极大缓解了龙嘉机场陆侧交通压力，但九台南站站场规模较小，且与机场轨道站衔接模式相对单一，其疏解机场非航空旅客的能力较弱。

图4 单机场轨道站与单高铁站衔接模式图Fig.4 Connection mode of single airport rail station and single high speed railway station

（2）“1+2”空铁双枢纽组合模式。该模式下的机场航站区仅有服务于多航站楼的单一轨道车站，轨道站场位于航站主楼前侧或多航站楼共享的GTC内，可与航站主楼无缝衔接。临空经济区“一主一副”双高铁站在机场两侧分别布设，并与机场轨道站串联，共同服务于临空经济区和空港。该模式下的机场轨道站与高铁站均包含2 种或2 种以上的轨道制式，可实现多制式轨道交通之间的大容量中转换乘，不同制式的交通流应在交通空间、时间上交错，体现交通分类疏导原则；双高铁站和枢纽机场车站的组合可使其交通服务范围由所在城市、城市群拓展至城市群以外区域，并有利于加强机场轨道交通的专业化运行时效。单机场轨道站与双高铁站衔接模式图如图5 所示。例如，青岛胶东机场为大型区域性枢纽机场，承担大量干线客货业务，胶东机场站为济青高速铁路(济南—青岛)的中间站，其北部串接3台9线的胶东北站，南部通达10台20线的红岛站(特等站)，该站位于青岛胶东机场T1、T2、T3 航站楼共享GTC 内部，与航站楼换乘距离约为80 m，可实现零换乘，临空经济区双高铁站可有效吸纳机场地区非航空换乘旅客，形成南北贯通的“交通轴线”，从而双向疏解空铁换乘旅客。青岛空铁双枢纽可连接至山东半岛铁路、衔接国家“八横八纵”高铁网络，实现“半岛1 h，省内2 h”的快速交通网络目标，打造3 h内连通至苏中地区、4 h内直达京沪中心城市的交通联络线。

图5 单机场轨道站与双高铁站衔接模式图Fig.5 Connection mode of single airport rail station and dual high speed railway station

（3）“1+3”空铁双枢纽组合模式。该模式下的单一机场轨道站位于航站主楼前侧或多航站楼共享的GTC 内部，可同时满足旅客在不同航站楼的空铁换乘需求。临空经济区内的多个高铁站或城际站分别在机场三面布设，利用各种轨道交通线路与机场轨道站串联成“T”字形。该模式下临空经济区各高铁站的功能定位不同且规模不等，通过对高铁站及航站楼规模等级的错落配置，可在交通组织方面提高航空旅客出行的优先级，小型高铁站与机场轨道站的互联可吸引临空经济区的非航空换乘旅客和方便临空经济区的航空旅客出行；大中型高铁站与机场的互通可有效拓展机场腹地，疏解机场溢出客流。临空经济区高铁站分布数量多且规模不等，可产生互补效应。单机场轨道站与多高铁站衔接模式图如图6 所示。例如，武汉天河机场为大型区域性枢纽机场，汉孝城际铁路(汉口—孝感)将位于武汉天河机场GTC 地下的机场站与北部的天河街站、南部的盘龙城站串联，在天河机场站东部则规划建设衔接沪渝蓉高速铁路(上海—重庆—成都)的天河北站(12 台22 线)，空铁双枢纽将通过地铁17 号线衔接，并借助于武汉地区“超米字型”高铁枢纽网实现5 h以内通达全国68%的省会城市和直辖市。

图6 单机场轨道站与多高铁站衔接模式图Fig.6 Connection mode of single airport rail station and multiple high speed railway stations

3.2 双机场轨道站布局模式

（1）“2+1”空铁双枢纽组合模式。该模式下的机场设有分别服务于不同航站区的2 座轨道站，与临空经济区的单一高铁站通过1 种或2 种制式的轨道交通衔接。临空经济区高铁站引入多条、多种轨道交通线路，可实现区域铁路网与机场集疏运轨道交通网的有机融合，提高枢纽通行能力资源配置，并与进出机场地区的客运交通通行能力相匹配，为机场地区铁路旅客、航空旅客及空铁联运旅客提供高效便捷的运输服务。双机场轨道站与单高铁站衔接模式图如图7 所示。例如，上海浦东机场为国际复合型门户枢纽，距市中心较远，承担大量客货流运输，机场在T1 与T2 之间的GTC 内部及T3 内的GTC分别设置轨道站，利用机场联络线及两港快线与拥有14 台30 线的上海东站衔接，上海东站的市域线还可与国铁线路互联互通，这样浦东空铁双枢纽总体上共同构成了上海市“四主三辅”铁路客运枢纽格局中的主枢纽之一。又如，长沙黄花机场为大型区域枢纽机场，该机场分别在T3 前的GTC 内设置黄花机场轨道站，又在T1 与T2 间另外设置轨道站，并利用磁浮快线将其与长沙南站衔接，单程运行时间为16 min，行车间隔为10 min，可实现黄花机场与长沙南站两大交通枢纽间的空铁高效直通，依托高铁线路与航线网络优势，机场地区可打造至东亚、东南亚、南亚等重要国家和地区中心城市的“4 h国际航空圈”。

图7 双机场轨道站与单高铁站衔接模式图Fig.7 Connection mode of dual airport rail station and single high speed railway station

（2）“2+2”空铁双枢纽组合模式。该模式下的机场双轨道站与临空经济区双高铁站采用多条轨道交通线交错串接。临空经济区双高铁站的站场规模不等且引入不同方向或不同制式的轨道线路。机场多航站区对应不同功能定位的轨道场站，考虑投入成本、技术限制等因素，机场轨道站间多采取城市轨道交通线或自动捷运系统衔接，方便航空旅客换乘。该模式多适用于航站区难以直接引入高铁的机场。双机场轨道站与双高铁站衔接模式图如图8 所示。例如，太原武宿机场为区域枢纽机场，其规划在T1，T2前的GTC及T3前的GTC分别设立轨道车站，利用地铁1号线衔接其北部的太原南站及南部的晋中站，太原南站(10台22线)和晋中站(4台10线)距离机场分别为5 km和7 km，二者通过机场地区外围的大西高速铁路(大同—西安)衔接。该模式可利用临空经济区双高铁站对外交通服务双向辐射的优势间接地拓展机场腹地，但旅客因需要进行空铁2次中转换乘而造成不便；大西高速铁路可贯通山西中部城市，以此吸纳区域航空客源，有助于实现太原武宿机场区域枢纽机场和大型综合交通枢纽的定位。

图8 双机场轨道站与双高铁站衔接模式图Fig.8 Connection mode of dual airport rail station and dual high speed railway station

3.3 “M+N”空铁双枢纽组合模式

该模式下的机场设有多个轨道车站服务于机场多航站区，各机场轨道站规模等级不一，综合运输能力较强。相对独立的多航站区规划利用机场陆侧捷运系统(APM)衔接保障航站楼之间乘客高效运输。临空经济区单一高铁站的轨道制式多样且站场规模大，具有强大的铁路旅客集散功能，并与机场间通过APM 系统、城市轨道交通、城际铁路等多种制式轨道线路衔接，实现多层次、多模式的空铁联运服务。例如，广州花都区坐拥相距10 km 的白云国际机场和广州北站2 个大型交通枢纽，白云机场为复合型国际门户枢纽机场，广州北站远期规划建成特大型高铁站(18台36线)。目前两大枢纽通过地铁9 号线换乘3 号线衔接，规划穗莞深城际铁路(广州—东莞—深圳)联通广州北站以及机场北站、机场南站和机场东站，以此实现空铁双枢纽15 min直达互通；还规划1 条广州北站T4 到机场的APM专线，可缩短时长至6 min。通过武广(武汉—广州)、广深港(广州—深圳—香港)和广中珠澳(广州—珠海—澳门)高速铁路可实现1.5 h 内抵达港澳地区；通过穗莞深、广佛环城际铁路(广州—佛山)等，可实现1 h 内到达深圳、东莞、佛山等城市，实现大湾区1 h 生活圈及广佛同城、广清一体化30 min 生活圈。在空铁全面融合的趋势下，白云机场腹地可进一步扩大到泛珠三角地区，发挥其在粤港澳大湾区核心交通引擎作用。多机场轨道站与单高铁站衔接模式图如图9所示。

图9 多机场轨道站与单高铁站衔接模式图Fig.9 Connection mode of multi-airport rail station and single high speed railway station

“M+N”空铁双枢纽组合模式还涵盖“3+2”的组合模式，即拥有位于机场同侧的双高铁站，其站场规模虽小，但可与临空经济区城市轨道交通线相匹配可满足整个机场地区的交通可达性。在该模式下，机场轨道交通站可凭借其多层次、多制式轨道线服务于城市群以外的空铁联运交通功能，而临空经济区高铁站则可提供差异化的对外交通服务，从而充分满足机场地区旅客多元化的交通需求。例如，深圳宝安机场为大型国际枢纽机场，其内部布置有“一主两辅”的高铁客运枢纽，其中深大城际(深圳机场—大亚湾)、深茂铁路(深圳—茂名)、广深第二高速铁路(广州—深圳)等线路引入6 台14 线的机场东站，该站还包含4条地铁线、APM交通线及A、B 航站楼等主要交通设施，由此其将成为深圳西部的主要铁路枢纽，实现广州白云机场和深圳宝安机场20 min的互联互通；穗莞深城际依次接通机场站、机场北站以及临空经济区福海西站、沙井西站，在激发深圳机场北部临空经济区产业活力的同时，实现广州机场、深圳机场与广州市、深圳市及其沿线城市的互联互通，从而打造广深两大机场地区之间的“半小时交通圈”，也将推动广深2 个超级都市圈实现网络型互动。多机场轨道站与双高铁站衔接模式图如图10所示。

图10 多机场轨道站与双高铁站衔接模式图Fig.10 Connection mode of multi-airport rail station and dual high speed railway station

3.4 机场地区空铁双枢纽布局模式总结分析

总体而言，新建或改扩建的大型枢纽机场无一例外地在规划阶段都充分考虑了与临空经济区高铁站有机融合的可行性和必要性。广州白云机场、上海浦东机场等典型案例充分体现了在机场地区打造空铁双枢纽和组织空铁联运模式的共赢优势[12]。由于机场轨道站与临空经济区高铁站的站场分布、引入轨道交通制式及数量不尽相同，双枢纽衔接模式及空间布局特征也存在差异。机场地区空铁双枢纽组合类型分析如表1所示。

表1 机场地区空铁双枢纽组合类型分析Tab.1 Analysis of combination types of air-rail dual hub in airport area

4 结束语

机场地区空铁双枢纽布局及其空铁联运组织是特定区域空间和特定交通组织下的新模式，为此在对其进行专题研究的基础上提出空铁双枢纽构成的理论模型，论证临空经济区的高铁站与枢纽机场的轨道车站所构成的双交通枢纽布局模式及其空铁联运模式。总的来看，空铁双枢纽将与机场地区以外的城市轨道交通网络全面融合交织，并与机场所在城市的高铁客运枢纽系统和城市群城际铁路系统共同形成叠合效应，使其既可疏解航站区的非航空旅客交通流，也能满足跨区域、大体量的旅客空铁联运需求，最终为机场所在区域提供全方位、高质量的航空交通和铁路交通出行服务[13]，同时也将推动机场地区“港产城(空港—临空产业—航空城)”一体化协同发展[14-15]。