科技创新70年 | “聪明”的机场是如何建成的

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文章经授权转自公众号：PingWest品玩(ID：wepingwest)，作者：李禾子

2019年9月25日早上8点，赵雅丽早早来到位于丰台的北京地铁10号线草桥站，这是北京大兴国际机场(以下简称大兴机场)正式投入运营的日子。

草桥站是目前大兴机场地铁线的始发车站，这里同时新建了占地400平方米的城市航站楼，便于旅客提前办理乘机手续。

赵雅丽是一名70后，做服装生意，她站在草桥站门口向PingWest品玩回忆自己第一次坐飞机时的场景：那是在90年代，广州的批发市场发展正盛，刚刚大学毕业的她从老家山东飞往广州取经，“我印象特别深，整个飞机上就只有我一个女生。”

20多年过去，中国的变化让赵雅丽感叹今时已不同往日，她对大兴机场充满了期待，“听说新机场特别漂亮，改天一定要去看看。”

▲9月25日中午，在大兴机场线草桥站站前等候进入的工作人员(PingWest品玩摄)

和赵雅丽一样对大兴机场满怀好奇的民众不在少数。早在2016年，英国《卫报》就将北京大兴国际机场评选为“新世界七大奇迹”第一位;媒体报道中，诸如“全球最大单体航站楼”，“全世界最大空港之一”，“国家重大标志性工程”，“引领中国综合交通发展的标杆枢纽”，“代表了中国技术的最高水平”等等表述更是被反复提及。

北京新机场的构想最早在上世纪90年代已经酝酿，经历了多轮选址和规划，2012年11月，国务院终于审议通过北京新机场建设项目。大兴机场的建设也再一次见证了中国速度，从2014年12月开始动工，到2019年9月25日正式投运，不到5年时间，一座新国门拔地而起。

这个过程中，科技发挥了让人不容忽视的作用。不论是建设时对各环节的精细规划，还是开航后的种种人性化服务，都离不开现代科技的帮助。这些，也都在考验和检验着一个国家的现代科技水平。

无处不在的“黑科技”

“两边的视野真不错。”当汽车从北京南五环小白楼桥驶入簇新的S3501大兴机场高速后，司机师傅如此感叹。没有高楼遮挡视线，开阔晴朗的蓝天浮着片片白云，这样的景象的确让在城市生活已久的人感到心情舒畅。说话间，一辆车身装饰有五彩图案的轨道列车从一旁平行的高架全速驶过，增添了沿途风景。

PingWest品玩实地体验，从北京西站驾车前往大兴机场，全程只需40分钟时间。这条于2016年11月开工、2019年7月正式通车的机场高速，也是新机场“五纵两横”交通综合网的重要组分。如果是乘坐轻轨和高铁速度会更快：搭乘机场快线，从草桥直达机场只需19分钟;搭乘京雄城际，从北京西站到新机场也只要20多分钟。

▲大兴机场“五纵两横”交通综合网，包括四条高速和三条轨道线路，分别是：京台高速、京开高速、轨道交通新机场线、大兴机场高速、大兴机场北线高速、京雄城际铁路，以及一条城际铁路联络线

大兴机场“黑科技”的运用，从机场高速就已经开始体现。PingWest品玩了解到，大兴机场高速全线大面积采用了融冰雪材料，它的最大功能就是在冬天防止路面结冰，以及由此带来的对环境和桥梁结构的破坏。值得一提的是，大兴机场高速是全国首例大范围采用这一技术的项目，之前该技术更多还停留在理论和实验阶段。

快到机场时，双层出发高架着实让“见惯了大场面”的司机师傅惊奇，“一般机场不都是一条路进么，这里竟然有两条。”机场高速在快到达机场出发口时被切成了两层，双层高架分别对应航站楼的F3(国内出发层)和F4(国内出发+国际出发层)。据了解，大兴机场也是世界首个实现双层到达的航站楼。

▲大兴机场的双层出发高架模拟图

从F4进入航站楼，明亮、开敞是PingWest品玩对大兴机场航站楼的第一感觉。F5相当于是在F4的基础上添加的一层隔层，作为餐饮区和专门的观景台，在这里甚至能够看到候机区乘客的情况。从观景台放眼望去，整个大厅看不到一根垂直于地面的立柱，所有的支撑柱都是曲线形的，这样的设计让人感觉活泼而不僵硬。

这种C型柱也是大兴机场建筑设计中一个创造性的亮点所在。整个机场仅用了8跟上宽下窄的巨大C型柱作支撑，彼此间距200米，连通了高差近50米的屋顶和地面。如此设计的好处就在于：为乘客提供了最大化的公共空间。有人曾把C型柱比作撑起花瓣的花茎，它们卷曲的造型能够让自然光从C型敞口倾泻而下，巨大的光瀑得以照亮整个航站楼空间。

▲大兴机场F5观景台的视野(PingWest品玩摄)

在F4值机大厅，中国南方航空值机区的一排自助行李托运设备立刻引起了PingWest品玩的注意，这一设备由电子显示屏、刷卡区和传送带几部分组成。据工作人员介绍，旅客只需要在电子屏上点击触摸屏，刷身份证，即可顺利完成行李托运;贴上最新投入使用的无线射频行李条，旅客还可以在手机上随时看到自己的行李到了哪里。

吸引人眼球的还有大厅里的自助值机设备，这套设备不同于我们之前在首都机场看到的自助值机设备，可以说是后者的升级版。据介绍，中国东方航空的自助值机系统可实现人脸识别认证，也就是说，旅客不需出示任何身份证件，即可完成“扫脸办票”。

▲自助行李托运设备(PingWest品玩摄)

▲自助值机设备(PingWest品玩摄)

这些也都是大兴机场所推行“无纸化出行体验”的一部分，从进入航站楼到到达登机口，旅客甚至可以仅凭人脸走遍整个过程。

PingWest品玩在机场国内安检口注意到，大部分的安检通道都安装了自助验证闸机，在扫描有效订票证件(包括电子登机牌)后，第一道闸门就会开启，继而进入面像信息采集，核对成功后即可进入行李安检区。

▲国内安检入口处的自助验证闸机(PingWest品玩摄)

PingWest品玩向为大兴机场“智能旅客安检系统”提供技术支持的商汤科技了解到，大兴机场一期共铺设了58套这样的智能旅客安检系统，覆盖所有普通旅客安检环节;除了保障机场安全意外，借助人脸识别，系统还能将旅客信息与旅客物品做到“人包绑定”，实现同步过检，成功率大于99.9%，一定程度上避免可疑行李被误拿。

这也大大提升了机场安检效率，根据商汤科技提供的数据，单通道旅客过检效率能够由传统人工方式的180人/小时提高到约260人/小时，行李过检效率达到792件/小时，可以极大地节约旅客的过检等候时间。

从“飞出去”到“更智慧”

新中国机场建设的历史，也成就了一部中国科技发展史。

北京大兴国际机场向北79公里，是新中国成立以来兴建的第一个大型民用机场——北京首都国际机场(以下简称首都机场)。在首都机场建成之前，执行首都飞行任务的重担更多落在北京南苑机场身上。南苑机场是上世纪初由清政府拨款修建的，也是中国历史上的首座机场。在当时复杂纷乱的国际局势下，包括清政府在内，每个国家修建机场几乎都出于同一个理由——战争需要。

尽管在新中国成立后又经历过几次扩建，但很多人对南苑机场的印象，更多是“很破旧”，“像一个三线城市的火车站”，也几乎不会有人把南苑机场和任何的高科技联系在一起。

▲北京南苑机场(图源网络)

1950年，新中国成立不久，百业待兴，国家满怀“从中国的土地上飞出去”的理想，开始筹划新中国民航事业的发展。1953年12月3日，经政务院批准，政务院总理周恩来亲自为首都机场确定场址。1955年6月10日，经国务院批准新建的北京首都机场工程破土动工，经过三年多的建设，1958年3月首都机场终于建成并投入使用。

当时的首都机场只有一个1万平米左右的航站楼，一条跑道，它更多承载了国人“飞出去”的希望和梦想。从建国后到改革开放前，在华北地区，民航虽然陆续建设了一批民用机场，但大多数机场规模较小，直到1972年美国总统尼克松访华，中美关系开始解冻，中国与西方国家的交流日渐增多，首都机场的国际航线才随之增多。

也几乎是在同一时期，首都机场开始走上了扩建之路，直至进入21世纪。首都机场的T1、T2和T3号航站楼就分别建成于1980年、1999年和2008年。

前瞻产业研究院曾将机场的发展分为1.0、2.0和3.0三个时期：在机场1.0版本，以机场运营为导向，提供最基本的旅客服务，以及必要的安全设施和维持航空运作;进入2.0版本，转向机场商业为导向，整合机场内的各功能单元，用新技术提升协作;机场3.0版本，则将以旅客体验为导向，解决旅客的需求痛点，这也正是“智慧”的体现。

照此定义，首都机场的几次扩建就分别代表了中国机场建设1.0-3.0的不同时期。

从首都机场建成至T1航站楼的诞生，是机场的1.0时代。据亲历者回忆，建成后的很长时间里，首都机场都主要为中央和地方官员往来出访和邮递提供服务，“当时能坐上飞机的，那至少得是 ‘县团级’以上的人物，普通老百姓到机场参观，还得买票才能进入候机楼大厅。”当时机场的服务也不先进，甚至登机都没有廊桥，旅客需要走出候机楼，穿过机坪，登上楼梯进入机舱。

▲上世纪80年代的北京首都国际机场T1航站楼(图源网络)

到迎来T1航站楼和第二条跑道，机场的设施才有了现代化技术的影子：楼内设置有中国民航首次采用的自动门、自动人行步道、自动扶梯以及行李系统、飞行动态显示牌、闭路电视等当时国内最先进的设备。审美上，航站楼内也增加了反映中国大好河山、风土人情和神话故事等大型壁画。

1995年10月正式开工的T2航站楼，是机场的2.0时代。T2航站楼工程总投资额为76亿元，是当时中国民航史上规模最大、投资最多的工程;预计旅客年吞吐量为3500万人次，高峰小时吞吐量为1万人次，比首都机场之前的吞吐量多一倍。至此，首都机场成为了4E级机场(注：机场分类中的一种，机场跑道的性能及相应的设施决定了什么等级的飞机可以使用这个机场，国际4E级对机场要求更为严格)，机场内建有当时中国民航最大的综合性飞机维修基地，拥有亚洲最大的机库和飞机维修设施设备以及先进的服务设施设备，是全国枢纽机场和航空客货运集散中心。

T3航站楼则代表了机场的3.0时代。为了满足奥运会的航空运输保障需要，加速将首都机场建成世界级门户复合枢纽机场，2004年3月，首都机场第三次大规模扩建工程开工。T3航站楼中方设计总负责人邵韦平在当时透露过一个细节：首都机场原有2号航站楼的设计图纸大约有5000多张，而3号航站楼的设计图纸总共有近10万张，足以堆满一座库房，两者相差20倍。

▲建设中的北京首都国际机场T3航站楼

建成后的T3航站楼不仅成为当时世界上最大的单体航站楼，还引进了当时机场业最先进的技术，如APM旅客快捷运输系统、高速行李处理系统以及信息处理系统等。在此后的发展中，智能安检系统、交通捷运系统、安全监控系统、航班信息系统、无线网络覆盖、远程值机支持等技术的陆续引入，更成为首都机场领先世界的“智慧”体现。

新机场里“看不见的手”

可以说，北京大兴国际机场集中表现了机场3.0时代所能达到的最高技术水平。不过，与其说机场的3.0时代以现代科技的进步为标志，不如说它的出现是因为更好地满足了旅客的出行需求。

除了以上提到的部分，大兴新机场在便利旅客方面的另一大特点就是，极大地缩短了到登机口的时间。以往大家对首都机场的一大抱怨是，前往国际和港澳台登机口的距离太远，而且达到安检口还需要乘坐一段距离的“小火车”，相比之下大兴机场就要方便很多，不论是国内出发还是国际/港澳台出发，旅客到达最远的登机口也仅需8分钟。

这在很大程度上要归功于大兴机场的整体设计。一直以来，更多的停机位和尽可能少的步行距离一直都是机场设计中的一对矛盾，尤其是对于大兴机场这样的“超级工程”来说，如何协调二者显得更加重要和迫切。此前大兴机场设计负责人王晓群在接受《北京日报》时就表示，“北京新机场的定位是一个7200万旅客吞吐量的枢纽机场，集中式布局更符合规模和定位的需求。”

于是才有了现在我们看到的大兴机场航站楼“五指廊构型”的外貌。这一设计的最大特点就在于指廊短，旅客步行长度适宜，更多航班可以靠桥，也让旅客省了乘坐摆渡车的麻烦。

▲北京大兴国际机场航拍 ©李召麒

“能看到指廊的终点，旅客就不会着急。”大兴机场建设指挥部常务副指挥长郭雁池如此说道。

但要知道，建设和协调如此大规模的工程并非易事，一方面，实际中会存在诸多和最初设计不符的情况;另一方面，要想在有限的时间内完成施工，仅仅靠人力解决也并不现实。

因此又到了新科技发挥作用的时候。此次大兴机场的建设就引入了BIM技术，广联达科技股份有限公司(以下简称广联达)为此次为大兴机场的建设提供了部分BIM技术解决方案，国内BIM专家、广联达BIM产品总监黄锰钢向PingWest品玩介绍，传统建筑设计过程都是基于图纸和文档，进行沟通协作，信息不直观，沟通效率低，但“BIM技术可以利用三维模型，对建筑造型和建造过程进行表达、存储、沟通和协作”。

简单来说，BIM技术的功能之一就是把以往建筑需要的图纸电子化了。

“比如机场建设最开始的桩基施工过程，需要在三个月左右的时间完成包括护坡桩和基础柱共计接近1万根桩的施工。在偌大的场地上各个打桩队伍全面铺开施工，对施工进度、施工质量的管理来说难度是非常大的，按照之前经验需要半年时间，但依靠BIM技术就能够很好地解决这个问题。”黄锰钢说道。

▲BIM模型创建(受访者供图)

▲BIM钢结构分析软件(受访者供图)

为了保障大兴机场的施工过程能够顺利进行，广联达的BIM技术人员也深入参与到了整个施工过程，前往现场指导施工。

“如果BIM技术人员不和现场技术人员配合，就会变成两层皮，BIM就只能在施工准备阶段提供方案分析能力，”黄锰钢对PingWest品玩表示，“所以BIM中心技术人员的工作是一个新的环节，大家只有习惯基于模型的会议探讨、实时拿到项目数据、在模型上可视化呈现，BIM技术才能真正在整个项目施工中发挥它的价值。”

当然，BIM技术的应用范围远不止设计和施工过程，它的应用跨度实际可以从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结。未来BIM技术还会为大兴机场的安全巡检、设备的维修保养、能耗管理等等方面提供帮助。

黄锰钢举例说，“如果有一些建筑构件损坏需要维修，通过二维码进行构件追踪，在模型中我们能快速定位，然后知道该位置的结构受力，设备尺寸型号，甚至可以一键购买该厂商的设备，整个维修的过程也会很快。”不仅如此，利用BIM技术还可以进行火灾、防恐等极端情况的人流疏散模拟，为旅客的出行安全提供强有力的保障。

其实，所有的技术归根到底都是为了解决人的需求问题，他们就像一只“看不见的手”在保障着旅客的出行。

“实际上建筑和人的关系非常密切，人一生中93%的时间是在建筑中度过。任何一个建筑内部设计细节，都会影响到使用者的体验。”对于黄锰钢来说，科技的存在很多时候并不像很多人想象的那样冰冷，“有了BIM技术，设计师们的很多创意突破，对绿色环保、人文关怀层面的设计追求，才得以实现。某种意义上说，这也让我们的旅客能看到、感受到更加绿色、安全、有爱、舒适的建筑。”

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