交通强国建设背景下空铁系统同构路径导析

　　2019年9月中央、国务院发布《交通强国建设纲要》，提出到2035年基本建成包含发达的快速网、完善的干线网、广泛的基础网，多层次网络为依托的国家综合立体交通网。2018年12月民航局发布的《新时代民航强国建设行动纲要》提出了“航空+高铁”“1+12”的行动指南，同年，国铁集团发布的《新时代交通强国铁路先行规划纲要》也提出了“高铁＋航空”联程联运的任务目标。但到目前为止，还缺乏系统理论的指导，并没有达到缓解发展不平衡、不充分问题的预期目标。笔者认为，交通强国建设的关键抓手在于综合立体交通网，综合立体交通网的关键抓手在于快速网，快速网的构建在于空铁系统同构，这是基于我国国情发展与系统科学指导的逻辑导析。其中，以民用航空、高速铁路、国家高速公路为主体的快速网是重中之重，这是交通强国建设最具战略导向意义的层级，是引领中国式现代化的“道”而非“术”，在交通强国建设这盘大棋中，快速网的构建具有战略性、方向性和前瞻性，且没有容错空间。

　　空铁系统同构的目标是构建均匀、充分、整体的快速网、“相互诱发、互相支撑”的空铁命运共同体，同构形成的空铁航站楼机场模式是全球航空运输发展的“新实践、新理论、新方案”，“从全局谋划一域，以一域服务全局”，探寻高铁网中的关键节点为新机场模式的典型案例，由“一域”扩大到全局，以实现民航旅客大件行李同步托运为抓手，通过创新工业设计的高铁物流系统（包含空铁物流对接），线”的效果。要实现空铁系统同构，必须通过空铁协同来完成，主动权在民航系统。

　　系统同构（system isomorphism）是一般系统论的重要理论依据和方法论，同构的核心思想是“结构决定功能”，即事物的结构和形式决定其功能和特性。同构型（也称均质型）系统是指系统中每个结点上的数据库类型都相同，即它们支持相同的数据模型、访问方法、优化策略、并发控制算法，以及相同的命令语言和查询语言等，寻找到模型之间存在着数学同构的共同点，就能实现跨领域的创新。

　　系统同构以共同的“输入与输出”为路径，找到共同点合并路径，实现系统同构。“空”包含了天空路径和地面集疏路径，共同点在于地面集疏路径，与“铁”合并，就实现了空铁同构。

　　高铁网是“网”，“空”是纲领抓手，提升“空”就可以实现“所有的网眼都张开”，但目前的情况是：“综合交通运输发展不平衡、不充分问题仍然突出”，这就说明了空铁在抓取方式方法上存在问题。笔者分析认为：问题的根源是“二元次闭环”，解决方法是“时间换空间”，目标是实现“量变到质变”的空铁同构。

　　“二元”就是二维，“次”是城市交通方式的迭代和延展，“闭环”是超大规模城市聚集形成的大而全的二维社会生态。伴随着城市化、工业化进程，人口不断地向中心城市聚集，“闭环”以二维平面方式不断膨胀，同时，中心城市周边的乡村、城镇的人口则被不断抽空，向中心聚集，形成发展不均衡、不充分的的现象。

　　目前，我国高铁网主要建设在“胡焕庸线万平方公里国土面积，网联众多的区域板块，十余座千万级超大规模城市，近百座百万级城市，几百座五十万人口以上的小城市，辐射13亿左右人口。多年的实践证明，一方面，高铁运营能效倍数级提升，大大加快了城镇化速度，促进城乡人口向区域中心城市聚集；另一方面，超大规模城市扩容压力与乡村空心化的矛盾也日趋激烈，并呈惯性扩容之势。同时，由于超大规模城市集聚效应，进而提出了建设第二机场新需求，新增第二机场又为城市扩容提供了更大的空间，而第二机场的运营又离不开超大规模城市的市场支持，选址不能离开太远，扩容不减反增，膨胀之后就可能有建设第三机场的要求，形成了循环往复的“二元次闭环”。

　　破解“二元次闭环”在于“三维”导向，超大规模城市膨胀是“二维”，高铁网也是“二维”，不具有这种功能，“空”是三维，可以提升二维。“空”包含了机场以及基础配套、生活配套、物流配套设施等，相当于一个小城，如果“空”还是依附于单一超大城市，“空”又会成为超大城市的构成部分，膨胀不会停止。这就需要解放思想，跳出固有思维模式，由“一城”转为“一域”，如果以“一域”内所有城市为“网眼”，就能实现均衡、充分发展。远离中心城市，就需要有远距离、短时间的机场集疏路径，高铁无疑是最佳选择，通过“空”与“铁”同构，选择区域内高铁网中的关键节点定位机场，以时间换空间，将更多的城市纳入到机场市场范围，就能做到区域内“所有的网眼都张开”。

　　直接转换方式就是新空铁机场模式，固有思维是机场建设在超大规模城市附近50公里左右，大约交通时间1小时左右，这是一种以自驾车和地铁集疏为主的地理空间计量方式；如果换为以高铁作集疏方式时间计量，1小时可达300公里左右，则300公里以内的城市都可以在相同时间内到达机场，以“时间换空间”，破解民航对超大规模城市市场的依附，高铁沿线多个站点城市都可以获得机场赋能，如果选择在高铁网交叉节点上，通过多轴向延伸，由“一城”拓展为“一域”，就可以网联数个超大规模城市、近百个站点城市，共享一个机场，如此可以通俗理解为：通过“围魏救赵”方式，破解超大规模城市的膨胀效应。如图1所示，左边是“一城”的机场模式，右边是“一域”的机场模式。

　　这就是“共享型空铁航站楼机场新模式”的起源，这一模式可以辐射近百个城市，极大地拓展了本地客源市场，更好培育国际航空公司的主基地。可以在基础设施、时刻容量、业务流程、服务水平等方面给予主基地航空公司全方位支持，如：美国亚特兰大机场对应达美航空；伦敦希斯罗机场对应英国航空；迪拜机场对应阿联酋航空；多哈机场对应卡塔尔航空；法兰克福机场对应汉莎航空。以此为契机，可以将受高铁网挤压而经营困顿的航空公司重组为联合航空公司，通过与主基地战略合作，打造具有国际竞争力的航空公司，开拓国际市场。同时，发挥枢纽机场对区域经济的带动作用，大力发展临空经济，实现高铁沿线城市土地资源的高效开发，通过空铁“相互诱发、相互支撑”打开发展新格局。

　　作为系统思想源泉的唯物辩证法认为，量变和质变是事物发展变化的两种基本状态。从空铁之争到空铁同构是“量变到质变”的辩证映射，“共享型空铁航站楼机场”就是质变的新模式。考证量变到质变的一个重要依据就是民航市场的中间状态是否稳定，如果是不稳定的，它就是一个飞跃过程；如果是稳定的，它就是一个渐变过程。

　　民航市场的中间状态是什么呢？一般来讲航线就是市场，根据我国航线分类，可分为国际航线、国内干线和国内支线三大类。由于国内干线的起止点都是重要的交通中心城市，其航班数量、密度、客流量等都明显高于国际航线和国内支线，因此，民航市场的中间状态就是国内干线的发展态势。从高速铁路网覆盖的城市看，北京、上海、广州、深圳、成都、重庆、杭州、哈尔滨、沈阳、济南、青岛、昆明、郑州、武汉、长沙、福州、厦门、西安、南京等这些人口密集、经济活跃的大中型城市均在民航干线上，且都分布于“胡焕庸线公里范围之内，这是一个重要的国情因素，决定了矛盾的演变程度，综合分析：中间状态正在趋向不稳定。同时，高铁在票价、运载量、舒适度、便捷、准时等方面还优于民航，民航的运营成本要高于高铁，而且高铁还在持续提速，这种趋向只会越来越快，客观上造成“高铁推进一步，民航退让一步”的局面。

　　从目前的时间点分析，实行空铁同构迫在眉睫，当前的高铁网规划由铁道部门主导，按照二维方式推进，没有空铁同构的意识，没有将机场作为重要的输入输出站点的规划思维，高铁网远景规划目标是7～8万公里，行程过半，目前还处于最佳窗口机遇期，如果等到建成以后再嵌入机场，势必由于重复建设导致巨大浪费，这显然不符合高质量发展的要求。因此，空铁同构具备一定的现实合理性、必然性和紧迫性。

　　空铁系统同构的方法是“空”的地面集疏路径与“铁”合并，“空”包含天空运输和地面集疏两个部分，由于天空部分数据库类型不同，没有同构的可能，但地面集疏系统包括高速公路、地铁轨道交通等，既有独立性又有互通性，实现同构并没有技术障碍。通过疏通三个关键环节就可以达到可操作层面，即：结构决定功能，输入与输出路径，以创新工业设计实现“环节通畅”。

　　“结构”是机场与城市之间的集疏路径，“功能”就是以高铁轨道交通完成机场集疏运输，即：实现搭乘高铁去机场。关键在于规划设计合理的“共享型空铁航站楼机场模式”，机场集疏方式上需要跳出固有的地理计量，转变为时间计量，“一城”转为“一域”，选择区域内高铁网关键交叉节点，轴向越多，能效越大。高铁网包含了近1000个站点城市，要做到“所有的网眼都张开”，这样的选择节点需要十个左右，问题在于选择在哪里、多少个、是否具有提升到国际门户港的基础，这需要前瞻性整体布局。选择现成的机场相比新建一个新机场可以节省大量成本，根据《2022年全国民用运输机场生产统计公报》显示，2022年中国内地运输机场（不含港澳台）共有254个，分布在全国各地，节点选择的余地还是比较大的。建议从区域入手选择做空铁同构的机场，如：西北区域、长江中部区域、东北区域、东南区域、西南区域等等。

　　高铁网的输入与输出地点都是高铁站，机场则不同，有高速公路交通管理设施分类、地铁和轨道交通线以及城市航站楼多种方式完成集疏，高速公路、地铁和轨道交通线属于固定交通设施，数据库类型都不同，只有城市航站楼方式是可变的，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。理论上讲，“将城市航站楼搬到高铁站来”，整个高铁网都成为机场的集疏路径，每个站点城市都具有了内外“双引擎”，拥有了“国际化空铁城市”的赋能，空铁之间的关系发生了质变，即：“高铁推进一步，民航壮大一步” （见图2）。

　　具体探索中，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、收费和托运等“一站式”功能，并提供休息缓冲区服务。同时，开辟大件行李同步到列车尾箱的运输路径，运输以“人工＋智能机器人”模块方式。目前，技术上已经成熟，通过对高铁站提质改造就可以完成。

　　1.“高铁物流系统设计”实现大件行李同步托运。高铁物流系统设计包含大件行李同步系统和物流非同步系统两个部分，目标是：实现货运国内物流内循环、对接机场的物流内外双循环、旅客大件行李同步的内外双循环。方式上可以通过不同大小的智能机器人模块方式解决，概括为：基于智能工业互联网的成套物流装备设计。目前技术上已经成熟，并且与目前运营的高铁客运网并行不悖。

　　2.“空铁联票与路径信息导引” 实现数据模型同步。升级APP应用程序实现智能化提供最佳空铁联票路径；合并空铁信息数据，做到旅客和大件行李在运输过程中责、权、利清晰，实时路径可查询可追溯，避免空铁联运产生纠纷；空铁路径信息数据汇集，统计大数据监控运营状态，通过宏观调控应对突发事件。

　　3.“空铁航站楼新机场建筑设计” 实现空铁枢纽无缝对接。共享型空铁航站楼新机场是以高铁集疏为主，空铁无缝对接的建筑实体，如果定位为国际门户机场，就需要在原有机场基础上升级改造，新模式需要有新设计。图3展示了空铁航站楼机场建筑空间。

　　我国正处于第四次工业化转型的关键阶段，创新成为驱动发展的核心动力源，系统科学发展观已成为推进中国式现代化发展的共识。空铁同构是累积了工业技术迭代成果与国情结合的重大交通道路升级，具有把控百年未有之大变局的规模效应。目前，空铁同构正处于机遇与挑战并存的关键期，建议从顶层设计出发，民航主动牵手高铁，组建“空铁协同发展”学术智囊团队，从规划入手，集思广益、统筹兼顾，为实现交通强国战略提供路径参考和实践样本。