干货|北京轨道交通新机场线一期工程

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完成单位：

北京市轨道交通建设管理有限公司

北京城市铁建轨道交通投资发展有限公司

北京城建设计发展集团股份有限公司

中铁第六勘察设计院集团有限公司

北京全路通信信号研究设计院集团有限公司

中铁工程设计咨询集团有限公司

北京市轨道交通设计研究院有限公司

北京城建集团有限责任公司

北京市政路桥股份有限公司

中国铁建股份有限公司

主要完成人：

刘天正、王汉军、路宗存、王道敏、任雪峰、曹伍富、姜传治、皋金龙、张鹏雄、李辉、阮 巍、李长安、武福美、徐霖、高洪吉

1 工程概况

北京市轨道交通新机场线一期工程为配套新机场建设的轨道交通专线，为中心城航空旅客提供快速、直达、高品质的轨道交通服务。一期工程南起大兴机场北航站楼，北至中心城草桥。线路全长41.36公里，其中地下线和U型槽23.65公里，高架和路基段17.71公里。共设三座车站，分别为大兴机场站、大兴新城站和草桥站，均为地下车站。设车辆基地一座，位于线路中部，接轨于大兴新城站。

新机场线最高运行速度160km/h，采用AC25kV供电制式，市域D型车。列车采用“6+1+1”8节编组形式，6节普通车厢加1节商务车厢和1节行李车厢。全程运行时间19.7min，通过与19号线接驳，实现新机场至长安街“半小时”到达。线路服务标准对标航空，为旅客提供高品质服务。新机场线的建设显著地提升了新机场的时间竞争性、保障了新机场的成功运作。2019年9月25日，习近平总书记亲自检阅了大兴机场线，强调“北京要继续大力发展轨道交通，构建综合、绿色、安全、智能的立体化、现代化城市交通系统，始终保持国际最先进水平，打造现代化国际大都市”。

在引领行业发展方面，新机场线率先在国内轨道交通建设领域探索了都市圈市域铁路发展的新方向。2020年，国务院印发《关于推动都市圈市域（郊）铁路加快发展的意见》，推动长三角、粤港澳、京津冀等都市圈建设市域轨道交通。大兴机场线作为首条时速160km的线路，率先在都市圈市域线建设方面进行了标准和技术体系的探索，形成的成果已转化为市域领域的行业规范，在大湾区等地得到了应用和推广，成为目前市域线发展的重要方向。

在服务大兴机场陆侧综合交通方面，大兴机场线客流分担比远超预测，达到国际先进水平。截止目前，大兴机场线最高日客运量达5.07万人次，占大兴机场陆侧公共交通的35%，是规划预期的1.8倍。有效降低了小汽车乘用比例，极大的缓解的周边道路交通网的压力，社会效益显著。大兴机场线以优秀的接驳体系、19.7min的快速通达时间、对标航空的乘坐体验成功缩短了大兴机场与中心城之间的时空距离，有力支撑了大兴机场成功运营，形成面向京津冀协同发展的桥头堡。随着冬奥会的开幕，大兴机场线作为新国门第一线，将为全世界展现北京城市建设新的风貌。

2 获奖情况

（1）北京市工程咨询协会 “2019年度北京市优秀工程咨询成果一等奖”；

（2）中国工程咨询协会 “2018年度全国优秀咨询成果一等奖”；

（3）北京市政工程行业协会“2019年度市政基础设施结构长城杯金质奖”；

（4）北京市政工程行业协会“2019年度市政基础设施竣工长城杯金质奖”；

（5）中国施工企业管理协会“2021绿色建造（设计）水平评价一等成果”。

3 主要科技创新内容

（1）160km时速下系统制式突破，建立市域快轨技术体系

为满足大兴机场到中心城“半小时”到达的时间目标，经设计团队反复测算，最终将新机场线的最高运行速度确定为160km/h。但当时国内城市轨道交通线路最高运行速度为120km/h，缺少相应的规范标准以及适应本线需求的成熟产品。新机场线从线路自身特点及需求出发，首次将国铁和城轨成熟技术融合创新。在速度方面，吸收国铁系统适用于高速运行的成熟技术体系，在服务方面，吸收城轨系统适用于大客流、公交化、高标准的运营服务标准，制定了适合大兴机场线的设计标准。新机场线的建设，树立了160km/h市域线路的样本，催生了两本行业规范的形成，推动了市域轨道交通标准体系的完善与建立。

（2）定型市域D型车，促使市域车辆装备标准化

新机场线采用的列车是基于CRH6动车组平台量身打造的一种新车型。为适应城区内更苛刻的建设条件，对车辆参数进行了优化，缩短了车辆长度，减小了定距，使之具有更小曲线过弯能力。为满足公交化运行条件，优化车辆加减速性能，调整车门布局，加大车门开距，使列车能够快速起停，旅客快速乘降。为适应更高运行速度，采用塞拉门，保证车体气密性。优化后的车型定型为“市域D型车”，成为城轨领域继A、B、C型车之后的定型产品。

（3）研发160km/h高速刚性接触网，填补行业空白

新机场线供电系统在首次在城轨领域应用交流25千伏系统。全线设两座主变电所，采用电力变配电集中供电与交流27.5千伏牵引供电相结合供电方案。

新机场线盾构区间长度15km，传统交流系统多采用柔性接触网。但柔性悬挂系统需每隔1.2km设置下锚段，下锚段施作需破除盾构管壁扩挖或整体放大盾构直径，因此柔性接触网与盾构法施工具有天然的矛盾性。经调研，交流系统的刚性接触网在国内最高运行速度为140km/h，在国外有高速应用经验但多为货运线，无高频次使用经验。为节约工期、降低造价，本项目创新研发了时速160km刚性接触网成套技术。

项目搭建和开发时速160km高速刚性接触网弓网仿真平台，确定了刚性接触网总体技术方案和系统技术参数；攻克了关键零部件制造工艺和施工平顺度控制技术；制定了相应的质量验收标准。实现了刚性接触网的成功应用。

（4）实现160km/h互联互通全自动驾驶，引领技术革新

大兴机场线将地铁控制系统由120km/h提高到160km/h，实现了CBTC系统在高速条件下的成功应用。

大兴机场线是国内首条按照互联互通标准建设的全自动运行系统线路。车辆满足GoA4自动化等级，具备自动唤醒、休眠、自动洗车、障碍物与脱轨检测等功能，是城市轨道交通自动化最高等级。互联互通可以实现不同信号供货商的车载设备在大兴机场线的共线运营，是目前轨道交通信号系统技术发展的主要方向。

（5）研发内置式泵房成套技术，降低工程难度

盾构区间泵房设置于区间最低点，区间进入地下含水层。传统工法需采用冷冻法扩挖施工，施工周期长，风险较高。

大兴机场线研发内置式泵房成套技术，避免了对盾构区间的破除，该项技术节约了土建工期、降低了工程风险，减少2000多万元的投资。

（6）尝试Ⅷ度抗震区大跨度车站，提升空间效果

大兴新城站公共区采用16m单柱结构，采用抗震性能良好的塑性钢管混凝土柱，解决了大跨度单柱车站抗震问题，16m单柱车站的建设在北京地区属于首次。

草桥站为侧式站，两侧均为16米宽独柱形式，采用大跨度型钢混凝土梁、钢管混凝土柱框架结构体系，形成了6m宽的侧站台，提高了乘客的空间获得感。

（7）有限空间集群式桥梁转体

大兴机场线、机场高速、团河路等三线四桥需同时上跨京沪铁路、下穿京沪高铁。四桥毗邻布置，施工场地狭小，只有同时转体才能实现三线贯通。受限于施工场地条件，梁体间最小距离仅有20厘米。2018年12月2日凌晨，四桥集群式同步转体一气呵成，开创了国内外转体的又一先河。

（8）多举措节能节地，实现绿色建造

为节约土地资源，7.9km区间新机场线与机场高速采用共构桥形式布置，压缩断面宽度约20m，节约土地资源约250亩。

磁各庄车辆段占地30.3公顷，车辆段采用一体化建设模式，预留上盖开发条件，盖上建设小汽车库、住宅小区、商业办公等城市业态，集约利用土地资源。

通风空调系统采用群控系统技术。根据设于车站内各处的传感器采集数据，完成车站冷负荷最低化的运算以及通风空调系统运行能耗最低化的运行方案，使车站通风空调系统综合能耗值达到最低。方便运营管理，较传统工况节约能耗20%。

排热风机采用智能诊断系统。根据安装于车站内排热风机上的传感器采集数据，实时监控风井的运行工况、自动巡检等功能，提高风机的运行效率。

车站照明方面，引入自然采光自然通风。草桥“地下空间地面化”，设置采光天窗、玻璃穹顶引入自然光线；同时引入光导照明系统，车站照明费用节约15%以上。

运营组织方面，将两列八节编组列车拆成四列四节编组列车，采用四八混跑方式，降低平峰时段列车空驶能耗。

正线研发了适用于时速160公里的减振垫预制轨道板整体道床，减振效果可达8~10分贝。磁各庄车辆段采用了车辆段轨道成套减振技术，减少库内库外股道振动8分贝以上，为上盖开发创造良好条件。

4 新技术应用与效果

（1）首次应用160km/h高速刚性接触网，取消地下段柔性下锚段，大幅降低工程建设规模及后期运营维持工作量，为市域线建设扫清障碍。

（2）信号系统首次按照互联互通标准建设全自动运行线路，实现了CBTC系统在160km/h高速下的最高等级全自动驾驶。

（3）首次实现有限空间内“三线四桥”集群式桥梁转体，为相关工程创造经验。

（4）首次在电客车加装6C检测系统，实现在运行过程中对线上各系统状态的实时监测，保障运营安全和设备运行稳定。

来源：城市轨道交通网CCRM