喜提土木工程領域最高獎，總設計師揭秘你所不知道的大興機場線
10月22日，中國土木工程學會在江蘇舉辦第二十屆中國土木工程詹天佑獎頒獎大會，表彰89個獲獎項目。記者注意到，北京市朝陽區CBD核心區Z15地塊項目（中信大廈）、北京環球影城主題公園（一期）項目、北京百子灣保障房等多個北京工程獲獎。
作爲目前國內運行速度最快的城市軌道交通，北京大興機場線工程也捧回了詹天佑獎。“中國土木工程詹天佑獎是中國土木行業最高榮譽，能夠頒發給大興機場線，我們所有參建單位倍感榮幸、深受鼓舞。”北京城建設計發展集團軌道院技術總監、大興機場線總設計師姜傳治很是激動。
北京大興機場線有哪些設計巧思？它爲什麼能成爲國內“跑”得最快的地鐵？又取得了哪些突破？姜傳治向新京報記者一一揭秘。
中心城半小時可抵達大興機場
北京大興機場線南起大興機場，北至草橋，總長41.36km，其中地上線17.71km，地下線23.65km，共設3座車站，項目總投資230億元，於2019年9月開通運營。
“爲航空乘客服務的專線”，這是北京大興機場線的定位，在設計階段，它就被賦予“爲大興機場提供便捷、快速、準時的公共交通服務，實現中心城與大興機場間半小時通達”的使命。“也就是從金融街一線出發，通過換乘大興機場線，在半小時內就可抵達大興機場。”姜傳治解釋道。
爲什麼設定半小時通達的目標？“我們前期在首都機場進行了近1.6萬份問卷調查，發現航空乘客對地鐵票價不敏感，但對地鐵的速度、便捷性和服務水平敏感。”姜傳治說，因此，針對乘客的需要進行設計，就有了半小時這個目標，這也對地鐵的運行速度提出了超乎於當時地鐵系統國家規範的要求：當時國內城市軌道交通最高運行速度是120公里/小時，大興機場線需要實現160公里/小時。
“軌道交通的建設需要遵循國家標準，由於超出了標準，所以我們當時組織編寫了一份大興機場線設計暫行規定，並請來了全國的專家進行評審把關。如今暫行規定已經發展成地鐵快線的技術標準和規範，用於指導軌道交通建設，指引中國城市軌道交通走向更快。”他表示。
服務標準對標航空
速度之外，在便捷性的考慮上，大興機場線也有所創新。去機場的乘客基本都攜帶行李，地鐵的垂直電梯頗受青睞。據姜傳治介紹，我國地鐵常用的垂直電梯噸位一般爲1噸，也有少數爲1.6噸。而大興機場線草橋站的垂直電梯達到了3噸，與機場電梯噸位一致。其中，草橋站出發去機場側站臺有6部3噸的電梯，到達市區側站臺有4部3噸的電梯。
“大興機場線一車能載400人，一部電梯載客量爲40人，基本通過兩次電梯升降，就能將所有乘客都送到站臺。所以提高電梯的噸位既方便了乘客，也節約了大家的時間。”姜傳治說。
他表示，大興機場線的服務水平與航空標準對標，除電梯噸位之外，還包括座椅的舒適度、座椅間距、行李放置區域等。以座椅爲例，傳統地鐵都是縱排座椅，還是塑料材質的、光面的。而大興機場線的座椅是橫排的，並且與飛機和高鐵上的座椅是差不多的。
細心的乘客或許還會注意到，與一般地鐵不同的是，大興機場線座位下還有USB接口，可供充電，“在當時，地鐵上都沒有這種設置。”姜傳治說。
此外，大興機場線列車採用全坐席車廂，爲乘客提供大量放置行李的地方，車門門口、座椅前都能容納行李，解放乘客雙手。值得注意的是，草橋站也是草橋城市航站樓所在地，爲了更方便乘客出行，草橋站還提供值機和行李託運服務。
大興機場線取得多項突破與創新
在設計和製造的過程中，還有多項值得稱道的突破與創新。
“速度快了之後，對車體密閉性的要求也會提高，密閉性越好，車內乘客能感受到的噪聲越小，乘車體驗也會更好。”姜傳治表示，大興機場線首次定製了市域D型車，這種型號的列車是從高鐵動車CRH系列動車組改型而來，是國內第一類適應高速運行的城市軌道交通車輛。
“在此之前，國內城市軌道交通列車只有A、B、C這三種車型，都不滿足大興機場線的運輸需求，所以我們定製了市域D型車，在高鐵動車CRH的基礎上進行改造，如去掉了地鐵上不需要的廁所，並將車體縮短，以適應城市軌道交通更小的轉彎半徑。”姜傳治解釋道。
打造市域D型車的意義並不止步於大興機場線的應用，也意味着未來城市軌道交通的車型又多了一種選擇。
要實現高速運行，還需要一套可靠的控制系統，大興機場線將CBTC系統應用於每小時160公里的高速上，也是國內首創。
此外，在供電系統上，儘管車速很快，大興機場線還是使用了剛性接觸網。姜傳治表示，普通地鐵使用剛性接觸網很常見，但是在大興機場線之前，剛性接觸網用於高速方面，被認爲是不可能的。“因爲速度快了之後，剛性接觸網容易出現拉弧等問題，斷網事故的發生率會更高，我們就全面提高了接觸網的安裝精度，達到了毫米級，首創高速剛性接觸網。五年多了，沒有發生過一起斷網事故。”同時，剛性接觸網相較於柔性接觸網，所佔空間更小，大興機場線使用高速剛性接觸網，極大降低了土建成本和後期運營養護工作量。
高速剛性接觸網不僅對大興機場線、城市軌道交通意義重大，姜傳治認爲，它對國內的鐵路建設也有借鑑價值。“一些需要經過山川的鐵路，比如川藏線，土建難度大，如果使用剛性接觸網，能很大程度上降低工程難度和土建成本。”據報道，2022年，中鐵建電氣化局的技術團隊，已經開展了時速200公里及以上高速剛性接觸網系統的理論研究，2023年，國內首條高速剛性懸掛接觸網振動試驗線建成。
“這是一條提起來就會自豪的軌道交通線”
今年9月30日，大興機場線日客流達到了最高6.11萬人次的歷史新高。全年日均客流分擔率均超過大興機場陸側交通分擔率的40%，遠超預測的19%，已經成爲大興機場乘客的首選出行方式。
“在大興機場線開通之前，國內運行最好的機場線是香港機場線，客流分擔率也只能佔到20%多，而大興機場線基本能達到40%以上，也就是說，如果去大興機場，40%的乘客會選擇乘坐大興機場線前往。”姜傳治說，這是一條提起來就會令他感到自豪的軌道交通線。
他表示，大興機場線的種種創新和突破，一方面有效保證了大興機場的成功運作，讓大興機場成長爲京津冀城市羣核心，助力大興機場成爲世界級航空樞紐。另一方面也讓中國城市軌道有了更強的生命力，可以從城市走向城際，助力京津冀、粵港澳等世界級城市羣的聯通和形成，還開創了中國城市軌道交通的快速時代。
“這次獲獎，是對我們工作成果的極大認可。希望通過這次獲獎，能夠藉助詹天佑獎的平臺將大興機場線的技術創新進行更大範圍的宣傳和推廣，激勵廣大軌道交通從業人員不斷創新、勇於突破，爲加速構建綜合、綠色、安全、智能的立體化現代化城市交通系統而砥礪奮進。”姜傳治說。
記者/葉紅梅
編輯/樊一婧
校對/楊許麗
運營編輯/劉茜賢