投稿到民航资源网

将城市航站楼搬到高铁站来

 2023-10-11 10:58:26 来源:民航资源网 作者:陈冀湘  [投稿排行榜]

      从系统思维分析,民航与高铁是相对独立的交通系统,“空铁联运”实现了两者的系统连接,高铁运输成为民航机场的地面集疏方式之一,旅客通过购买空铁联票,可以搭载高铁抵达机场,这与城市航站楼的功能异曲同工,只是运输工具是高铁。将城市航站楼搬到高铁站来,系统连接就变为系统同构,高铁网中所有的站点城市都将纳入到机场的服务范围,空铁之争变为空铁协同,二维高铁网变为三维快速交通网。这样的空铁同构型机场新模式,为民航成为中国式现代化开路先锋提供了理论支撑。

      一、 从系统连接进化到系统同构

      系统论的思想源泉是唯物辩证法,是人类认识自然改造自然的重要理论基础。系统在现实社会中无处不在,我们的衣、食、住、行都是由各种系统构成,比如:“行”就是交通系统,单车、汽车、邮轮、地铁、磁浮、高铁、航空、航天等等多个系统构成,系统之间始终存在着矛盾的对立统一关系,矛盾激化量变积累形成质变,产生新的系统架构,系统同构就是质变后的新构架,是系统进化和熵减的体现,是一般系统论的重要理论依据和方法论的基础。如:三峡大坝就是水利系统、电力系统和航运系统的系统同构;航空母舰就是航海系统与航空系统的系统同构。

      将城市航站楼搬到高铁站来系统同构一般是指不同系统的数学模型之间存在着数学同构,两个数学系统的元素之间能建立一一对应关系。民航系统与高铁系统之间的系统同构体现在地面集疏运输方面,空中运输系统不在同构范围。比如:航空与高铁都是运输旅客的公共交通载体,有共同的系统输入输出。空铁的关注因素一般都是人数、时间、距离、速度、重量、体积、功效、价格等,两个系统各元素之间的关系,经过这种对应之后仍能在各自的系统中保持不变,即:旅客在对应系统中性质依然是旅客;不同系统间的数学同构关系是等价关系,等价关系具有自返性、对称性和传递性,即:自返性可以理解为乘客可以是高铁旅客,也可以是民航旅客;对称性既高铁乘客可以转变为民航乘客,民航乘客也可以转变为高铁乘客;传递性则是指民航乘客可以转变公路客运乘客,高铁乘客也可以转变为公路客运乘客等;根据等价关系可将现实系统划分为若干等价类,同一等价类内,系统彼此等价,即空铁都是以资费计量的交通运输等价类;因此,借助于数学同构的研究可在现实世界中各种不同的系统运动中找出共同规律。

      民航系统是开放的人工系统,包含了天空运输与地面集疏两个方面,机场一般都远离城市,民航旅客集疏的方式有多种,民航班车、出租车、自驾车、地铁、磁浮线轨道等等,不管以何种方式,目的都是一样,完成机场集疏。既然地铁,磁浮都可以,高铁为何不可以?从不同的初始条件出发和通过不同的途径可以达到相同的最终状态,这种现象就是系统的等终极性(或系统发展的多途径性)。

      从中国的国情来看,近十多年时间,已经完成四万多公里高铁网的建设与运营,这在人类文明史上可谓空前绝后,这也是中国城市化工业化发展最快的时期。未来高铁网的规模和体量将连接近千座50万人口以上的站点城区,覆盖14亿人口,这对于民航企业的冲击,将远远大于30年前欧洲大陆出现的“空铁之争”。为什么当时的欧洲为何没有出现空铁系统同构呢?主要是国别和体制不同。欧洲由多个发达国家组成,各自为政,以法、德为主,没有统一的高铁网规划,原有民航系统引领世界,产业链自主,单个国家人口面积与中国的一个省的相当,出现“空铁之争”,只要通过规划将高铁线接驳入门户港,就可以缓解矛盾;而资本主义体制下的市场分配原则,政府在高铁网建设上没有整体利益的概念,通过利益分配就能解决。30年欧洲出现的“空铁之争”只是量变积累,未达到形成质变的条件。

      中国国情则完全不同,高铁网建设以整体利益为目标,针对的是当前发展不均衡不充分的社会主要矛盾。高铁网主要集中在“胡焕庸”线以东,涵盖面积达4百多万平方公里,是法国面积的7-8倍,德国面积的12倍;人口13亿多,是法国人口的19倍,德国人口的15倍,人口密度是德法均值的1.8倍。相比于30年欧洲出现的“空铁之争”,当下中国空铁矛盾激烈程度呈几何级提升,在大陆板块范畴内,比对时效性、运载量、全天候和价格等方面,民航没有优势可言;在跨越海洋、高原方面,高铁没有优势可言。按照欧洲“空铁180分钟分界点”理论推断,民航将逐步退让一千公里里程的空运市场,比如:京沪高铁线的开通就分割了民航的大部分市场,如果再建设京沪复线,打价格战,民航毫无胜算可言,同样的趋势也会出现在沪港线,武广线,沪汉蓉线等线路。简单理解:高铁网建设推进一步,民航市场就退一步。

      从唯物辩证法的角度分析,量变的累计将产生质变,目前的趋势是在无限接近质变的临界点,空铁之间从系统连接进化到系统同构成为可预见的必然。如何同构呢?

      空铁系统都有各自的输入与输出路径,只要实现路径的合并就能实现系统同构。高铁网的输入与输出地点就是高铁站;机场则不同,目前有高速公路、地铁和轨道交通线以及城市航站楼多种方式集疏,其他方式没有可能,只有城市航站楼可以与高铁网实现输入与输出路径同构。城市航站楼通过信息管理程序,实现机场航站楼主要功能的前置,再通过大巴车完成旅客以及大件行李点对点的直达,换个思路,不用大巴车,通过高铁也可以实现直达机场。只要将城市航站楼搬到高铁站来,理论上讲,整个高铁网都成为了机场的集疏路径,一个高铁站背后就是一座50万人口以上的站点城市,未来高铁网将连接近一千座城市。简单理解:高铁网每推进一步,民航市场就增长一步。

      由此,将城市航站楼搬到高铁站来,空铁之争变为空铁协同,系统连接变为系统同构,二维高铁网变为三维快速交通网。

      二、 路径情景描述及分析

      叙事背景:人物小Q,家在湖南湘西凤凰,出差前往三亚,携带一大件行李箱,搭乘桂林-呼和浩特高铁班次到宜昌机场站,呼南高铁线与沪汉蓉线十字交叉点与宜昌三峡机场无缝对接,下车步行8分钟就可以到达候机厅。以三峡机场为圆心,凤凰是交叉延伸南北轴向中的一座站点城市,按照“空铁180分钟”分界点推算,这样的站点城市有近百个。

      (备注:每趟高铁的尾箱为专门的行李车厢,可以通过人工方式或智能机器人模块,在停靠时间内完成行李与旅客的“共时流转”。

      情景描述:小Q通过“空铁联票”网上订票系统购得往返联票:上午9点搭乘桂林---呼和浩特的高铁,11点抵达宜昌三峡机场,下午1点搭乘国航航班直飞三亚,返程由三亚至宜昌。

      出发:上午8:10,小Q达到凤凰高铁站,进站安检,通过检票通道,来到大厅航空值机区→ 8:30通过自助式值机方式完成手续和大件行李托运,离开前往高铁候车区→9:03登上桂林--呼和浩特的高铁出发→11:00停靠宜昌三峡机场站→下车出站步行8分钟,进入到达空铁缓冲休息区→休息区前往候机区→12:30开始登机→下午1:00航班起飞前往三亚。

      返程:小Q的返程为三亚---宜昌---凤凰,下午14点航班准时落地→14:30提取大件行李出港→空铁缓冲休息区→休息区前往高铁候车区→入站安检→自助行李托运→候车区→17:00 登上呼和浩特---南宁高铁→19:00抵达凤凰站。小Q下车后,同样在尾箱部分完成行李的“共时流转”,然后步行至出站口提取大件行李出站。

      (注:如果是国际航线,则需要在抵达机场后提取行李,完成二次值机,海关报检等流程。理论上,这样的城市站点未来有近1000个,“小Q”群体有14亿。

      通过将城市航站楼搬到高铁站来的路径虚拟描叙,要想实现预期目标,提升旅客出行体验,需要着重关注以下两个方面:

      一是高铁站需要划出一块航空值机区,可以完成空铁联票、值机办理、行李预安检和托运等“一站式”功能,并提供休息缓冲区服务。

      二是如何实现旅客和行李的“共时流转”。航站楼包括了客货两个部分的集散,高铁网没有高铁托运和高铁物流,但航空旅客一般都携带行李,航空港也有航空物流系统,而且站点是多个城市串联,停靠时间限制严格,片刻误差都不能允许,即需要实现“共时流转”(共同的时间内完成人与货的流转),那么如何实现搭乘高铁的航空旅客与行李同时抵达机场呢?解决方案如下:

      1.将高铁车厢的尾箱作为专门的大件行李车厢,以行李模块方式完成装卸;

      2.开辟专门的行李模块流转通道,如:货运电梯,背向站台(见图1)。这样的工作流程并不复杂,前期可以以人工方式完成装卸,但不可控的元素比较多,最好的解决方案是:智能机器人模块运输,即预先人工将大件行李录入标准模块,设定相关信息,通过货运电梯抵达站台,等候列车停站,通过尾箱地面与站台地面的信息钉导引,在限定时间内完成入厢出厢,自动固定,可以做到高时效,零误差,运量大,踪迹可查询。完成这样的运作,包括站台提升改造、行李尾箱和行李机器人模块工业设计、信息导引系统设计等(可以简称为高铁物流同步系统)。同时,这套系统设计可以延展出独立的高铁物流系统,实现航空物流与高铁物流对接(可以简称为高铁物流非同步系统)。

    实现“共时流转”的智能机器人模块运输示意

      图1: 实现“共时流转”的智能机器人模块运输示意

      三、 空铁航站楼型新机场建构原理与目标定位

      将城市航站楼搬到高铁站来,与目前的城市航站楼模式比较,改变最大的方式是站点串联式集疏,这就需要对以高铁为主进行旅客集疏的新机场模式进行建构分析。建构的基本原则包括两个方面:

      一是“圆心轴向”。简单理解就是以机场为圆心,以高铁为轴向,单一轴向上可以串联多座城市,多轴则是倍数级增长,城市轴向多则辐射城市人口多。这样的建构模式就是设计学中的立体构成,简单地理解就是点线面的构成原理,两点成线,线的复数形成面,线的轴向改变形成立体空间。由此,“圆心轴向”就是选址在高铁网关键交叉节点上的空铁机场新模式设计(图2)。如前描述,宜昌就在高铁网的关键交叉节点上,目前世界上最长的两条高铁线,沪汉蓉线与呼南线在此交叉,沿途串联上百个城市,通过对现有三峡机场升级改造就可以实现。

    空铁机场构建模式推演图

      图2: 空铁机场构建模式推演图

      二是“180分钟”空铁分界点。指高铁运行180分钟的距离(800-1000公里左右),消费者选择高铁或者航空处于市场均衡状态,理论上这也是空铁新机场半径延伸最大值。高铁站变为空铁站,未来高铁网将连接近1000座50万以上的站点城市,那么高铁网就变为空铁网或快速交通网,这就实现了空铁系统同构。

      通过比较,旧的城市航站楼模式主要是规划定位在某一大都市郊外,距离市区一个小时左右,通过高速公路、地铁、轨道交通与大都市对接,通过城市航站楼方式,以大巴车走高速公路连接周边卫星城和工业园区,它以大都市为服务主体,辐射范围有限。如果周边有多个大都市,就会造成同质化竞争和重复建设。新的空铁城市航站楼模式(以下简称“新模式”)最大的特点就是“时间换空间”,即同样的时间内输运空间呈现几何级提升:辐射面积可达100-200万平方公里,100个左右的大小城市,2-3亿人口,同样的时间,运输距离大大提升,这样就可以通过共享机场的方式解决内卷的问题。如:重庆与成都可以通过高铁集疏共享天府机场;武汉、长沙、重庆可以共享一个机场;青岛、济南、郑州可以共享一个机场;福州、厦门、潮汕、南昌可以共享一个机场;西安、银川、兰州、西宁可以共享一个机场;哈尔滨、长春、沈阳可以共享一个机场,等等。

      共享机场的意思是将机场看成是高铁网中的一个站点,处于关键交叉节点上,将城市航站楼搬到沿途高铁站来,通过高铁实现民航旅客集疏,可以实现多个城市共享一个机场。

      例:以武汉、长沙、重庆可以共享一个机场共享三峡机场为例。宜昌三峡机场是在国土范围内,符合“时间换空间”、“圆心轴线”特性要求的最完美,最典型性空铁同构的单一模型案例。宜昌的战略价值在于:处于地球上最长的两条高铁线交叉点,呼南线和沪汉蓉线,南北东西跨度2000多公里,“120分钟”高铁范围内涵盖了武汉、长株潭、重庆;“180分钟”高铁范围内涵盖了合肥、郑州、太原等省会城市,是南北东西高铁运行线路的必经之站点,沿途站点城市上百座,辐射渝湘鄂周边近2亿人口。三峡机场位于中国湖北省宜昌市猇亭区、夷陵区和枝江市交界处,距市中心26千米,距三峡大坝55千米 ,在高铁线路规划时将交叉节点与三峡机场无缝对接,升级三峡机场为航空门户港即可以节约大笔预算,又可以形成共享模式。比如:长沙的旅客可以在高铁站搭乘长沙到重庆的高铁,运行60分钟后在三峡机场站中途下车,再转乘国际航班;武汉的旅客可以搭乘武汉到重庆的高铁,运行60分钟后在三峡机场站中途下车,再转乘国际航班;重庆的旅客可以搭乘重庆到上海的高铁,运行120分钟后在三峡机场站中途下车,再转乘国际航班。

      如此,将城市航站楼搬到高铁站来后,也就意味着沿途的每个站点城市的旅客,都可以在三峡机场站下车转乘航班。(图3)图示:以三峡机场为圆心,以“180分钟空铁分界点”距离为半径,高铁延伸可以形成多个轴向。

    武汉、长沙、重庆可以共享共享三峡机场示意图

      图3:武汉、长沙、重庆可以共享共享三峡机场示意图

      1东轴向:三峡机场----武汉;枝江、荆州、潜江、仙桃、天门、汉川、武汉等城市。

      2西轴向:三峡机场----重庆;宜昌、建始、恩施、利川、石柱、长寿、重庆等城市。

      3北轴向:三峡机场----太原;宜昌、当阳、荆门、襄樊、邓州、南阳、南召、平顶山、洛阳、新安、三门峡、灵宝、华山、永济、运城、侯马、临汾、介休、平遥、太谷、榆次、太原等城市。

      4南轴向:在常德又分a、b两个轴向,

      a三峡机场----常德----长沙:荆州、石门、常德、益阳、长沙、株洲、衡阳、郴州等城市,

      b三峡机场----常德----怀化;荆州、石门、常德、张家界、芙蓉镇、古丈、吉首、凤凰、麻阳、怀化等城市。

      当然,还有更远的高铁线路可以实现共享,如:呼和浩特到南宁线,南宁、呼和浩特的旅客可能需要5小时达到三峡机场,超出了“空铁180”分界点,时效性降低,选择飞机或者高铁,交由市场选择。同时,随着渝夏线等线路的开通,还会形成更多的轴向分支线路,周边还会有更多的城市纳入到三峡机场辐射范围。

      例:西北板块和东南板块。西北板块以宝鸡机场为圆心,升级改造为门户港,距离西安100公里,距离兰州、银川、太原、西宁都在180分钟内,距离成都在200分钟左右,将交叉节点与宝鸡机场无缝对接,对西北崛起意义重大。如:东南板块,以福建南平武夷山机场为圆心,升级为国际门户港,福州、厦门(潮汕)、南昌三个大城市的高铁线路轴向交叉节点无缝对接,对东南板块崛起意义重大。图4:

    西北板块与东南板块共享机场新模式示意图

      图4:西北板块与东南板块共享机场新模式示意图

      这样的新模式还可以运用在西南板块、东北板块、华东板块、珠三角板块、中原板块等,这需要具体问题具体分析,整体布局,在高铁线路规划之初就将空铁同构的理念融入其中,尽量在原有基础上升级改造,尽可能多地使二三四线城市受惠,避免重复建设和浪费,以民航为龙头,通过合理规划,带动区域板块的崛起。

      由此推理,中国巨大规模的高铁网,需要十个左右空铁同构模式才能完成。

      将城市航站楼搬到高铁站来,高铁旅客与民航旅客的区别在于是否在共享机场站点转换,不但不会影响高铁网的正常运营,反而会提升高铁网运营收益。同时,由于受高铁网推进的市场挤压,造成许多民航公司经营困难,将它们联合起来组建联合航空公司,运营共享机场到世界各地的航线,可以化危为机。这就是由空铁之争到空铁协同的转换,简单理解:空铁之争是高铁网推进一步,民航市场就退一步,空铁协同是高铁网推进一步,民航市场就进一步。

      新模式是基于空铁系统同构理论基础上的进化版,具有陆空再平衡的战略功效。同时,它也是一种新基建模式,背后的产业链非常长,涵盖了高速铁路和机场建设、高铁车辆制造业、智能工业机器人、大飞机制造、卫星导航、电力能源等科技产业链条,也包含了整体规划、知识产权、法律法规、信息架构、大数据管控、教育培训、资本运作等软件支撑,而这些因素中国都很完整,通过空铁有效整合,结合“一带一路”海外输出,可以开拓海外市场,构建命运共同体,与目前单纯的海外竞争某一高铁线路,可以在维度上拉开差距。

      新模式应该具有国际门户港定位;机场规划设计是站台多轨道排列,能满足日均20万人的吞吐量,不可能置于地下;配套的航空物流与高铁物流衔接系统与大件行李同步托运系统,这都是空铁新机场模式前期需要规划设计的关键功能要素。

      空铁联票可以根据时效自动生成,也可以由旅客自主选择航班和高铁班次,票务分配清晰明确,淡季旺季弹性调整空间大,可以根据市场需求来逐步优化。未来我们需要的不是30年前欧洲法兰克福机场、戴高乐机场“空铁联运”的翻版,而是需要在适应中国国情发展需求的前提下大胆实施协同创新,打造中国式空铁联运新模式。(图5)

    空铁机场新模式概念图

      图5:空铁机场新模式概念图

      由此,最为紧要的是将空铁同构观念嵌入到目前的高铁网规划建设中。

      四、 展望

      2022年2月国务院印发了《国家综合立体交通网规划纲要》,同年3月发布了《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》,明确提出了构建以高速铁路、国家高速公路、民用航空等为主体的快速交通网。从系统论分析,快速交通网的构建核心就是空铁系统同构,将城市航站楼搬到高铁站来,理论上讲,高铁网中所有的城市站点都可以实现与航空同构,高铁网进化为空铁“叠加”态。而且,同构的体量越大,释放的动能越多,进化的程度越高。可以解读为:包含了航空与高铁两个数学结构之间五个保持结构的功能层:高铁客流、高铁物流、航空旅客行李同步托运、航空客流、航空物流。(图6)

    空铁同构的单一模型多功能叠加层示意

      图6 :空铁同构的单一模型多功能叠加层示意

      快速交通网处于整个综合立体交通网中的金字塔顶层,是由地面迈向天空,二维迈向三维的跨界综合交通运输快速网,科技密集且外延效益强,是迈向“中国式现代化”的开路先锋。民航业作为先进工业科技密集程度最高的交通门类,引领与开创快速网的建构是大变局时代的使命担当。

      回顾国内外的发展历史可以看出,交通史几乎就是一部人类文明史,每一次工业革命就会有新的工业文明诞生,二者是一种破解与重构的关系,同时,工业革命好比一把双刃剑,一方面可以推动文明进步,一方面引发地缘政治格局的变化。从历史维度来看,大国崛起的工业化道路模式各不相同,200年前大英帝国依靠海洋贸易,控制海权与殖民地港口贸易得以崛起,法、西、葡、意等欧洲国家也是同样的方式实现全球扩张;1891年至1916年,沙皇俄国通过建设西伯利亚大铁路,奠定苏联的大国基础;美国崛起于100年前开始的横跨两洋的高速公路网和民航网建设,“车轮上的美国”为二战获胜取代英国成为全球霸主,奠定了雄厚的基础。由此可以看到,交通一直是大国崛起的开路先锋,是时代高科技集大成者,能效不断提升,再通过工业设计和工业制造加以转换,形成完整的工业产业链,普惠民众,开辟市场,推动社会生态进化,引领工业文明发展潮流。复兴之路没有教科书可循,必须与中国国情相结合。实现交通强国建设目标,加快建设航空与高铁综合交通快速网,将城市航站楼搬到高铁站来,不失为一条可行之道。

      参考文献:

      ①Synergy 哈肯Haken,H《高等协同学》[ M ]翻译:郭治安 北京科学出版社 1989/03 14-17

      ②冯·贝塔朗菲L.Von.Bertalanffy《一般系统理论;基础,发展,运用》翻译: 林康义 魏宏森《GeneralSystemTheory; Foundations, Development, Applications》[ M ] 清华大学出版社 1987

      ③terminal value 等终极性 全国科学技术名词审定委员会《心理学名词1999》科学出版社 〔J/OL〕 2001

      ④城市航站楼 A terminal is a place where vehicles, passengers, or goods begin or end a journey. Harper Collins《柯林斯英汉词典》Collins English-Chinese Dictionar)上海译文出版社 [ M ] 2018

      ——本文刊发于《空运商务》2023年7期

    0荐闻榜

    延伸阅读: