Обоснование строительства высокоскоростной линии между аэропортом и центром города

УДК 625.7

П. А. Пегин, Г. В. Иголкин

ОБОСНОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ЛИНИИ МЕЖДУ АЭРОПОРТОМ И ЦЕНТРОМ ГОРОДА

Дата поступления: 06.07.2018 Решение о публикации: 17.10.2018

Аннотация

Цель: Определить критерии эффективной перевозки пассажиров из аэропортов в центр города на основе международного опыта и статистики, спрогнозировать развитие и применение инновационных подходов в сфере транспорта для решения данной задачи. Методы: Использованы методы количественного и сегментационного анализов пассажиропотока. Результаты: Разработан метод оценки пропускной способности пассажиропотока от аэропорта к центру города. Практическая значимость: Полученные результаты позволяют установить тренды развития и практическую эффективность в области строительства линий железнодорожного транспорта, легкорельсового трамвая, метро и магнитолевитационных аэроэкспрессов от центра до аэропортов в крупных городах и упрощают принятие инвестиционных решений. Предложенный метод оценки открывает широкие перспективы для проведения дальнейших исследований в области интеграции линий инновационного транспорта в городскую транспортную сеть.

Ключевые слова: Пассажиропоток, сегментация пассажиропотока, аэропорт, аэроэкспресс, метро, маглев.

Pavel A. Pegin, D. Eng. Sci., associate professor; Georgiy V. Igolkin, postgraduate student, igolkin. georgii@gmail.com (Emperor Alexander I Petersburg State Transport University) JUSTIFICATION OF AIRPORT - CITY CENTRE HIGH-SPEED RAILWAY CONSTRUCTION

Summary

Objective: To determine the criteria of efficient passenger carriage from airports to the city center on the basis of the international experience and statistics. To prognosticate the development and application of innovative approaches in the sphere of transport for the solution of the task in question. Methods: The methods of qualitative and segmentation analyses of passenger traffic flow were applied. Results: Evaluation procedure of passenger traffic flow capacity from an airport to the city center was developed. Practical importance: The obtained results make it possible to establish development trends and practical efficiency in construction of lines for railways, light trams, subways and maglev trains from the city center to airports in big cities as well as to take investment decisions. The introduced evaluation procedure opens up new vistas for further research conduct in the sphere of innovative transport railways integration in urban transport network.

Keywords: Passenger traffic flow, segmentation of passenger traffic flow, airport, airport rail link train, subway, maglev train.

Введение

Городская среда - это комплекс жилых, торговых, офисных центров и массивов. В этом

многообразии можно выделить характерные точки притяжения - места, которые по тем или иным причинам аккумулируют большое количество людей. К точкам притяжения це-

ленаправленно движутся транспортные потоки. К таким точкам в городах относятся аэропорты, главной отличительной особенностью которых является расположение за пределами города.

Анализ мирового опыта решения проблем увеличивающегося пассажиропотока

В большинстве крупных городов среднее расстояние от аэропорта до центра составляет от 14 до 30 км. При подобном удалении точки притяжения подавляющая доля транспортного потока, движущегося по трассам, проходящим вблизи от аэропорта, составлена из пассажиров самолетов и провожающих. Мировая практика показывает, что при достижении высокого уровня пассажиропотока в транспортном узле - традиционного решения по доставке людей, представленного автомобильным транспортом: автобусы, маршрутные такси, такси, каршеринг и личный транспорт - не достаточно. На трассах в направлении аэропор-

тов в таких случаях наблюдаются серьезные пробки.

Поэтому решение данной проблемы требует строительства дополнительных стационарных линий транспорта, способных переориентировать и аккумулировать значительную долю пассажиропотока в направлении аэропорта. Решениями подобных линий являются скоростные поезда, аэроэкспрессы/ электрички, магнитолевитационные шаттлы, линии метро, трамвайные линии.

В табл. 1 приведены данные применения различных видов стационарных линий, дополняющих автомобильный транспорт в ведущих городах России и мира [1-3].

Использование стационарных линий в аэропорт является отличительной особенностью крупных городов и общепринятой мировой практикой. Строительство стационарной линии в аэропорт приводит к существенной трансформации структуры пассажиропотока, в которой подавляющая часть отходит на аэроэкспресс, благодаря чему удается значительно улучшить транспортную ситуацию на автомобильных дорогах. Примером такого пере-

ТАБЛИЦА 1. Анализ применения дополнительных стационарных трасс в городах мира

Город Аэропорт Пассажиропоток, чел. в год Расстояние от центра города, км Типы стационарных линий Время в пути, мин

Москва Шереметьево 39 641443 31 Аэроэкспресс 36

Домодедово 30657854 41 35

Внуково 18138865 40 33

Санкт-Петербург Пулково 16 125520 17 - -

Токио Ханэда 85 408 975 15 Монорельс Hamamatsucho 18

Лондон Хитроу 78 000000 22 Heathrow Express 25

Метро 45

Барселона Эль-Прат 44 100000 14 Поезд RENFE 25

Шанхай Пудун 35 000000 30 Маглев Transrapid 15

распределения служит сегментация пассажиропотока в аэропорт Домодедово (рис. 1) [4].

Рис. 1. Распределение пассажиропотока в аэропорт Домодедово по различным типам транспорта

При этом на долю сегментации в пользу аэроэкспресса значительно влияют скорость и частота отправления. Так, поезд в аэропорт Осло аккумулировал 40 % всего пассажиропотока, благодаря скорости поезда 160 км/ч и интервалу движения в 15 мин [5].

Основополагающими критериями рентабельности строительства стационарных линий являются:

• достаточный уровень пассажиропотока свыше 20 млн пассажиров в год (без учета трансфертных пассажиров);

• соотношение цены/качество предоставляемой услуги;

• удаленность аэропорта - более 14 км от центра города;

• конкурентоспособность по сравнению с другими альтернативами.

В Санкт-Петербурге нет стационарной линии, вследствие чего пассажирам приходится пользоваться услугами автобусного маршрута для пересадки от станции метро, поэтому в рамках настоящего исследования необходимо ответить на вопрос - является ли данное положение закономерностью из-за меньшего параметра пассажиропотока или это существенный и до сих пор не устранимый недостаток городской среды.

Аэропорт Пулково отличает низкая доля транзитного пассажиропотока - всего 3 % [6], при этом в Домодедово доля транзитных пассажиров составляет 27 % [7]. Это означает, что при значительно более высоких показателях общего пассажиропотока московские аэропорты генерируют сопоставимое количество пассажиров, направляющихся в город.

По прогнозам к 2020 г. пассажиропоток в Пулково возрастет до 25 млн человек в год [8]. В Санкт-Петербурге существует острая потребность в строительстве линии между аэропортом и центром города.

Вопросы строительства аэроэкспресса вызывали интерес в Санкт-Петербурге достаточно давно. В 2014 г. предлагалось построить на основе государственно-частного партнерства (ГЧП) линию легкорельсового транспорта, интегрированную в городскую сеть, но у инвесторов возникли сомнения в эффективности данного направления и сроков возврата инвестиций, вследствие чего строительство было отменено.

В 2017 г. был согласован проект строительства линии аэроэкспресса от Витебского вокзала до Пулково, реализация проекта намечена на 2021 г. Целесообразность подобного традиционного решения вызывает вопросы. К основным недостаткам аэроэкспрессов, основанных на технологии «колесо-рельс», относятся:

• высокий уровень цен перевозок;

• большая стоимость строительства;

• низкая конкурентноспособность с такси и каршерингом для семейных путешественников;

• отсутствие уникального торгового предложения и инновационности решения;

• высокий уровень шума;

• ухудшение экологии.

Анализ применения инновационных решений

Таким образом, ключевым фактором решения возрастающего пассажиропотока в аэро-

порты является его сегментация по большому количеству вариантов перемещения. При этом существующие типы стационарных линий имеют значительный потенциал для применения новых решений. Уменьшение интервалов движения и увеличение скоростей транспортного средства положительно влияют на предпочтения пассажиров в пользу более инновационного вида транспорта.

В эпоху Четвертой промышленной революции [9] у традиционных проблем современных мегаполисов возникают новые возможности решения.

В настоящее время существует ряд технических инноваций, обладающий техническими характеристиками, которые позволят качественно трансформировать сложившуюся сегментацию перевозок [10, 11]. При организации прямых маршрутов от аэропортов до центра города возможно достигнуть более высоких маршрутных скоростей. В Шанхае магнитолевитационный поезд движется в аэропорт Пудун со средней маршрутной скоростью 223 км/ч (при максимальном значении 430 км/ч).

Также магнитолевитационные поезда обеспечивают:

• более комфортное ускорение и торможение;

• более низкие показатели расхода энергии [12];

• меньшие значения индукции магнитного поля [12];

• меньшие выбросы СО2 [13];

• снижение показателей износа инфраструктуры за счет отсутствия прямого контакта между поездом и рельсом [14];

• минимальное влияние динамических эффектов на мостовые сооружения [15, 16].

При этом практика показывает, что стоимость строительства магнитолевитационных линий ниже, чем трасс под высокоскоростное железнодорожное движение (табл. 2).

Возможности нового вида транспорта способны значительно трансформировать городскую транспортную сеть и даже открыть дорогу новому типу туризма. Воспользовавшись магнитолевитационным аэроэкспрессом, пассажир сможет за 15 мин оказаться в центре города - осмотреть достопримечательности, совершить покупки и отправиться обратно на вечерний рейс. Использование магнито-левитационного транспорта между центром города и аэропортом способно привести к появлению совершенно новой концепции туризма.

Наиболее перспективное направление оптимизации пассажиропотока лежит в выявлении потребностей конкретных аэропортов в строительстве подобных веток. Например, в Москве задолго до Шанхая - в 1993 г. - был разработан магнитолевитационный аэроэкспресс в аэропорт Внуково (рис. 2).

В России есть возможность и потенциал разработки отечественной технологии при предоставлении государством условий раз-

ТАБЛИЦА 2. Стоимость строительства высокоскоростных железных дорог

Страна Трасса Стоимость 1 км полотна, млн долл. США

Италия «TVA» Неаполь-Рим 42,00

Корея «KTX» 40,00

Германия «ICE» Франкфурт-Кёльн 30,00

Тайвань «Shinkansen Taiwan» 46,00

США California High Speed Rail 60,00

КНР Маглев «SMT» Шанхай-Пудонг 24,00

Россия Проект железнодорожного аэроэкспресса в Пулково 40,00

L.L = 1333881811131133 § -- ш 1

1 г/ Л . шшшшшшшшшшшшшшшш .» . .4M. А 1* -¡Ш J

Рис. 2. Отечественный проект аэроэкспресса в аэропорт Внуково В-250 в 1991-1993 гг.

вития подобного бизнеса в виде согласований на строительство и льготной налоговой базы на начальном периоде развития и реализации проектов в форме ГЧП.

Заключение

Анализ пропускной способности пассажиропотока установил наиболее эффективный способ решения проблем доставки пассажиров из современного аэропорта крупного города (табл. 3).

Разработанный метод и выведенные закономерности применимы для определения концепции развития крупных городов. Этот ме-

тод не является универсальным, для каждого конкретного случая требуется корректировка на основании дополнительных индивидуальных данных местности - расстояние от аэропорта до центра города, взаимозависимости аэропорта с другими точками притяжения и др.

Библиографический список

1. Росавиация. Объемы перевозок через аэропорты России. - URL : http://www.favt.ru/dejatelnost-ajeroporty-i-ajerodromy-osnovnie-proizvodstvennie-pokazateli-aeroportov-obyom-perevoz (дата обращения : 05.07.2018).

ТАБЛИЦА 3. Виды решения проблемы перевозки пассажиров в зависимости

от пассажиропотока

Пассажиропоток (без учета транзитных пассажиров), млн чел. в год Решение Типы транспорта

0-15,0 Автомобильный транспорт Автобус, личный транспорт, каршеринг, такси

15,0-20,0 Строительство одной дополнительной стационарной ветки Аэроэкспресс/поезд/ скоростной трамвай

Свыше 20,0 Строительство нескольких стационарных веток. Снижение интервалов движения, увеличение скорости/строительство высокоскоростной линии

2. Jingmei Gu. Time-dependent vehicle routing of free pickup and delivery service in flight ticket sales companies based on carbon emissions / Jingmei Gu, Chao Liu // Journal of Advanced Transportation. -2017. - N 30. - P. 1-14.

3. Balcerzak T. Innovation of airports and aerodromes in transport policy of the European Union / T. Balcerzak, R. Fellner // Scientific Journal of Silesian University of Technology-Series Transport. - 2017. -N 90. - P. 7-15.

4. Число пассажиров «Аэроэкспресса» в 2016 году снизилось на 10,6 %. - URL : https://www.rbc.ru/ business/15/02/2017/58a42e419a794728a42899e1 (дата обращения : 05.07.2018).

5. Интервью с главой ООО «Аэроэкспресс». -URL : http://www.the-village.ru/village/city/transport/ 124813-aeroekspress-intervyu (дата обращения : 05.07.2018).

6. Аэропорт Пулково запускает систему привлечения трансфертных пассажиров. - URL : https://www.dp.ru/a/2017/09/29/Pulkovo_zapuskaet_ siste (дата обращения : 05.07.2018).

7. Исследование мирового опыта по предоставлению услуг трансферным пассажирам. - URL : http://studbooks.net/2388397/tehnika/issledovanie_ mirovogo_opyta_predostavleniyu_uslug_transfernym_ passazhiram (дата обращения : 05.07.2018).

8. Воздушные ворота Пулково взлетают все выше. - URL : https://www.kommersant.ru/doc/ 3540005 (дата обращения : 05.07.2018).

9. Шваб К. Четвертая промышленная революция / К. Шваб ; пер. c англ. АНО ДПО «Корпоративный университет Сбербанка». - М. : Эксмо, 2016. - 230 c.

10. Антонов Ю. Ф. Магнитолевитационная транспортная технология / Ю. Ф. Антонов, А. А. Зайцев. - СПб. : Физматлит, 2014. - 476 с.

11. Иголкин Г. В. Формирование понятия инновационных систем высокоскоростного наземного транспорта в модели современной экономики / Г. В. Иголкин, П. А. Пегин // Вестн. гражданских инженеров. - 2018. - Вып. 4. - С. 181— 188.

12. Han W. T. A novel hybrid suspension electromagnet for middle-low speed maglev train / W. T. Han, J. J. Sun, X. K. Liu, H. X. Guo, J. S. Wang // Journal of Magnetics. - 2017. - Vol. 22. - P. 463-471.

13. Maglev. Social and environmental benefits. -URL : https://maglevinnovation.weebly.com/social-and-environmental-benefits.html (дата обращения : 05.07.2018).

14. Иголкин Г. В. Оптимизация параметров пролетного строения под магнитолевитационный транспорт, предназначенный для контейнерных перевозок / Г. В. Иголкин, И. О. Потапова // Транспорт : проблемы, идеи, перспективы : сб. трудов LXXVI Всерос. науч.-технич. конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - СПб. : ПГУПС, 2016.- С. 155-162.

15. Иголкин Г. В. Особенности динамического взаимодействия магнитолевитационного высокоскоростного транспорта и мостовых сооружений / Г. В. Иголкин, Л. К. Дьяченко, В. Н. Смирнов, П. А. Пегин // Бюл. результатов науч. исследований. - 2018. - Вып. 1. - С. 111-118.

16. Shi Jin. Dynamic response analysis of singlespan guideway caused by high speed maglev train / Jin Shi, Ying-Jie Wang // Latin American Journal of Solids and Structures. - 2011. - N 8. - P. 213-228.

References

1. Rosaviatsiya. Obyemy perevozok cherez aero-porty Rossii [Federal Air Transport Agency. Airport traffic in Russia]. - URL: http://www.favt.ru/dejatel-nost-ajeroporty-i-ajerodromy-osnovnie-proizvodstven-nie-pokazateli-aeroportov-obyom-perevoz/

2. Jingmei Gu & Chao Liu. Time-dependent vehicle routing of free pickup and delivery service in flight ticket sales companies based on carbon emissions. Journal of Advanced Transportation, 2017, no. 30, pp. 1-14.

3. Balcerzak T. & Fellner R. Innovation of airports and aerodromes in transport policy of the European Union. Scientific Journal of Silesian University of Technology-Series Transport, 2017, no. 90, pp. 7-15.

4. Chislopassazhirov "Aeroekspressa" v 2016 godu snizilos na 10,6% [The number of "Aeroexpress" passengers decreases by 10,6 %> in 2016]. - URL: https://www.rbc.ru/business/15/02/2017/58a42e419a 794728a42899e1

5. Intervju s glavoy OOO "Aeroekspress" [Interview with CEO of OOO ' Aeroexpress "]. - URL: http://www. the-village.ru/village/city/transport/124813-aeroek-spress-intervyu

6. Aeroport Pulkovo zapuskaet sistemy privlecheiya transfernykh passazhirov [Pulkovo Airport launches the system of attracting transfer passengers]. -URL: https://www.dp.ru/a/2017/09/29/Pulkovo_zapuskaet_ siste

7. Issledovaniye mirovogo opytapopredostavleniyu uslug transfernym passazhyram [The study of international experience in providing transfer passengers with services]. - URL: http://studbooks.net/2388397/tehni-ka/issledovanie_mirovogo_opyta_predostavleniyu_us-lug_transfernym_passazhiram

8. Vozdushniye vorota Pulkovo vzletatyet vsye vy-she [Air gate: Pulkovo flies up and up]. - URL: https://www.kommersant.ru/doc/3540005

9. Schvab K. Chetvertaya promyshlennaya revo-lyutsiya [The forth industrial revolution]. Tr. from Eng. ANO DPO "Korporativniy universitet Sberbanka"

10. Antonov Y. F. & Zaitsev A. A. Magnitolevitat-sionnaya transportnaya tekhnologiya [Maglev transport technology]. Saint Petersburg, Physmatlit Publ., 2014, 476 p.

11. Igolkin G. V. & Pegin P. A. Formirovaniye po-nyatiya innovatsionnykh system vysokoskorostnogo nazemnogo transporta v modely sovremennoy ekono-miky [Innovative systems of high-speed surface transport in modern economy model: concept generation].

Vestnik grazhdanskykh inzhenerov [Bulletin of civil architects], 2018, issue 4, pp. 181-188.

12. Han W. T., Sun J. J., Liu X. K., Guo H. X. & Wang J. S. A novel hybrid suspension electromagnet for middle-low speed maglev train. Journal of Magnetics, 2017, vol. 22, pp. 463-471.

13. Maglev. Social and environmental benefits. -URL: https://maglevinnovation.weebly.com/social-and-environmental-benefits.html (accessed: 05.07.2018).

14. Igolkin G. V. & Potapova I. O. Optimizatsiya parametrov proletnogo stroyeniya pod magnitolevi-tatsionniy transport, prednaznachenniy dlya kontein-ernykh perevozok [Parameter optimization of bridge superstructures for maglev transport, designed for container service]. Transport:problemy, ideyi,perspektivy [Transport: problems, ideas, prospects]. Sbornik trudov LXXVI Vserossiyskoy Nauchno-tekhnicheskoy kon-ferentsii studentov, aspirantov i molodykh uchenykh [Coll. papers of LXXVI All-Russian Research and technical conference of students, postgraduate students and young scholars]. Saint Petersburg, PGUPS Publ., 2016, pp. 155-162.

15. Igolkin G. V., Dyachenko L. K., Smirnov V. N. & Pegin P. A. Osobennosty dinamicheskogo vzaimo-deistviya magnitolevitatsionnogo vysokoskorostnogo transporta i mostovykh sooruzheniy [Dynamic interaction features of high-speed maglev transport and bridgework]. Byulleten rezultatov nauchnykh issledo-vaniy [Bulletin of Scientific Research Results], 2018, issue 1, pp. 111-118.

16. Shi Jin & Ying-Jie Wang. Dynamic response analysis of single-span guideway caused by high speed maglev train. Latin American Journal of Solids and Structures, 2011, no. 8, pp. 213-228.

ПЕГИН Павел Анатольевич - д-р техн. наук, доцент; *ИГОЛКИН Георгий Владимирович - аспирант, igolkin.georgii@gmail.com (Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I).