基于ANSYS的水轮机推力轴承动力学分析 水轮机推力轴承

·机械制造·匡涛，等·基于ANSYS 的水轮机推力轴承动力学分析

基于ANSYS 的水轮机推力轴承动力学分析

匡涛，秦战生

（河海大学能源与电气学院，江苏南京211106）

要：针对某一水轮机结构，推力轴承作为其重要部件，其运转状态的好坏对水轮机运行

的安全性和平稳性产生重大影响。因此对水轮机推力轴承进行动力学仿真及结构分析，研摘

究推力轴承运动时的特征，为该推力轴承实时监控提供理论支撑，具有十分重要的意义。介绍了该水轮机轴承内部的运动学关系，建立了该轴承的有限元模型，利用ANSYS /LS－DYNA 显式动力学模块对该轴承的运动过程进行了仿真，并用LS －PREPOST进行后处理，分析了滚动轴承在正常情况下，轴承各部件的应力、位移分布规律，为水轮机推力轴承的正常运转提供了理论依据。

关键词：推力轴承；有限元分析；显式动力学；动态仿真

5276（2015）01-0038-04中图分类号：TH133．33+1；TP391．9文献标志码：A 文章编号：1671-

Dynamic Analysis of Turbine Thrust Bearing Based on ANSYS

KUANG Tao ，QIN Zhan-sheng

（Hohai University ，College of Energy and Electrical Engineering ，Nanjing 211106，China ）

Abstract ：Thrust bearing is an important component of the turbine structure ，its quality affects the safety and stability of the turbine

operation．Therefore ，its dynamics simulation and structural analysis and investigation on its movement characteristics are of great significance to theoretical support for real －time monitoring．This paper describes the kinematic relations inside the turbine bearing ，builds its finite element model and simulases motion of rolling bearings by using ANSYS /LS－DYNA explicit dynamics module．It also shows the stress and displacement distribution of the bearing operating under normal conditions by processing the result using LS －PREPOST．The theoretical basis is provided for smoothly operating the turbine．

Keywords ：thrust bearings ；finite element analysis ；explicit dynamics ；dynamic simulation

［1］

敛性问题。

ANSYS /LS －DYNA 是以非线性动力分析为主，应用

0引言

在水轮机运行中，轴承是安全运行的关键部件之一，其运行过程中状态的好坏对水轮机安全构成重大影响，轴承运行是否稳定关系到水力发电的安全生产。

本文在滚动轴承运动仿真的基础上，根据某实际水轮机推力轴承（推力球轴承）运行情况，采用LS －DYNA 显示动力学对水轮机推力轴承进行分析，获得该类水轮机推力轴承运行的基本特征。

显式时间积分的大型有限元分析程序．在动力学有限元分析中，系统的求解方程为：

···

M a t +Ca t +Ka t =Q t （1）式中：a t 为系统节点的加速度向量；a t 为系统节点的速

度向量；a t 为系统节点的位移向量；M 为系统的质量矩阵；C 为系统的阻尼矩阵；K 为系统的刚度矩阵；Q t 为系统节点载荷向量。

在显式动力学中心差分法中，假定时间t =0的位移

···

a 0，速度a 0和加速度a 0已知。假设时间求解域被等分为n 等时间间隔Δt ，并且0－t 时刻内的所有解已经求得，计算目的在于求解t +Δt 时刻的解。

利用泰勒展开式，将a t +Δt 在时刻点t 展成泰勒多项式，并取有限项作为a t +Δt 的近似值：

22

·Δt ··++Δt （p ）

=++a t …a a t +Δt a t Δta t

2p t

··

·

1显式动力学基本算法

有限元软件包含显式算法与隐式算法两个核心算

法。隐式算法是基于虚功原理，每一增量步都需要对静态平衡方程进行迭代求解，并且在迭代的过程中需要求解大型线性方程组，这样就占用相当多的计算资源（包括磁盘空间和内存等）；显式算法采用动力学方程的一

线性加速度法些差分格式（如广泛使用的中心差分法、

和Newmark 法等），同时也不不需要直接求解切线刚度，

需要进行平衡迭代，计算速度快，可节省大量计算时间，只要时间步取的足够小，对于非线性问题一般不存在收

（2）

式中：a t

为a t 的p 次微分。

根据系统求解式（1）为二次微分，取：

a t +Δt =a t +Δta t +

·

2

Δt ··

a t 2

（p ）

（3）

对式（3）进行求导，省略高阶得：

硕士研究生，主要研究方向为流体机械结构。男，四川绵阳人，作者简介：匡涛（1988－），

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·机械制造·

·

·

匡涛，等·基于ANSYS 的水轮机推力轴承动力学分析

··

a t +Δt =a t +Δt a t （4）

t ）与（t ，t +Δt ）内，又在时间区间（t －Δt ，速度可用位移

近似表达，有：

1

（a t －a t －Δt ）Δt ·1

a t +Δt =（－a t +a t +Δt ）

Δt

·

a t =（5）（6）

式（6）代入到式（3）里有：将式（5）、··1

a t =（a t －Δt －2a t +a t +Δt ）

Δt

t +Δt ）有：同样在时间区间（t －Δt ，

·

（7）

图1

为全约束。

推力轴承所在位置如图2所示：轴承在工作中受压力

载荷和转速载荷，推力轴承承受质量约为2t ，转子转速为136r /min，压力和转速施加在相应位置的刚性面上。为模拟真实水轮机启动过程的转数和应力加载，将两参数加载历程设置如图3和图4所示

：

轴承有限元模型图

a t =

1

（a +－a －）2Δt t Δt t Δt

（8）

式（8）代入式（1），系统求解方程可得求解将式（7）、

各个离散时间点位移值的递推公式：

(

Q t －K －

11

+M C a t +Δt =2

2Δt Δt

)

211M a t －M －C a t －Δt 22

2Δt Δt Δt ［2－11］

。即为经典的中心差分格式

()()

2水轮机推力轴承仿真模型的建立

a ）有限元模型的建立

以某低水头水轮机（该水轮机不用于发电，用于回收

冷却塔能量回收）推力轴承51322为仿真对象，其结构尺寸如表1所示。采用自下而上的方式，建立推力轴承的几何模型，并对模型做了如下简化：

1）在仿真过程中没有考虑滚动轴承径向游隙和轴向游隙以及油膜的影响。

2）由于滚动轴承在工作过程中塑性变形很小，所以仿真过程中轴承材料均为线弹性材料

表1

［1，3］

图2

低水头水轮机局部结构图

。

推力球轴承51322结构参数

数值13

符号物理含义数值符号物理含义数值符号物理含义d

轴承内径110mm d 1座圈内径113mm

z

滚子数量

D 轴承外径190mm D 1轴圈外径187mm d z T

轴承高度63mm

r

圆角半径2mm

d r

滚子直径14．85mm 滚道直径

15mm

图3

转数加载过程图

有限元单元选用3D Solid 164体单在分网过程中，元，采用扫略分网和映射分网相结合的方式划分网格，采用六面体单元。为模拟边界条件，将与其他刚结构相作用的面假设为刚性面。由于3D Solid 164单元没有旋转自由度，无法施加转速，因此将轴承轴圈刚性面设为Thin Shell 163单元以便施加径向力和转速。滚动轴承有限元模型如图1所示。

b ）边界条件、材料参数和载荷参数设置

轴圈、座圈和滚动体材料均为GCr15钢，其密度

211

为7830kg /m，弹性模量为2．06ˑ 10Pa ，泊松比为0．

23；保持架材料为冷轧钢板，密度为7830kg /m，弹性模

11

量为1．96ˑ 10Pa ，泊松比为0．24。为了模拟轴承固

图4应力加载过程图

定在轴承座中的工况，将轴承座圈下表面的刚性面

设

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转数由0加载至136r /min，在0．5s 内完成（真实水

轮机启动过程时间较长，计算量太大，仿真效果基本一），致，在此设置为0．5s 。应力在整个仿真过程中不变化。

c ）接触模型的设定

在显式分析中没有接触单元，与隐式分析不同的是，

需要定义接触面以及接触类型和接触有关的参数来仿真

实际接触的情况。

滚动轴承在工作中存在三种接触，即滚动体与轴圈、座圈滚道之间的接触和滚动体与保持架兜孔之间的接

［1，4］

。因此分析选用自动面面接触类触，均为面面接触型，根据接触面与目标面的指定原则，定义轴圈滚道表

面、座圈滚道表面和保持架兜孔表面为目标面，滚动体的外表面为接触面的39组接触对，根据材料性质等参数将滚动体与座圈、轴圈和保持架之间的静摩擦系数分别0．35和0．2，0．16设为0．35、动摩擦系数分别设为0．16、和0．1。

3轴承的显式动力学分析

图5

滚动轴承等效应力云图

根据上述有限元模型和边界、载荷条件，将计算时间取为100ms ，输出步数设为1000进行求解，采用LS －PRE-POST 进行后处理。计算结果如下。

1）滚动轴承元件的等效应力分布情况分析

在计算结果中任取三个时刻进行分析，为体现整个过程如图5（a ）－图5（d ）所示取51322轴承各部分在较有代70ms 、85ms 和100ms 时刻的等效应力云图，表性40ms 、其

他时刻的等效应力云图类似。在40ms 时刻正常滚动轴承70ms 时刻轴承最大等效应力最大等效应力为193．4MPa ，

85ms 时刻轴承最大等效应力为349．9MPa ，为336．8MPa ，

100ms 时刻最大等效应力为347．6MPa 。比较三幅图可以看出，轴承较大的应力出现在滚动体与座圈、轴圈的接触

区域处，即图中滚动体与轴圈、座圈接触区域颜色较深处。在轴承运转过程中，随着滚动体的运动最大应力值和最大应力位置都发生变化

。

以下为了能对轴承系统的应力情况进行全面的分析，

给出70ms 时滚动轴承各元件等效应力云图，其他时刻元件应力云图类似，如图6（a ）－图6（d ）所示

。

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些必要的简化，选取适当的单元类型和材料模型，对轴承

建立几何模型并划分网格生成有限元模型，然后根据该水轮机推力轴承的实际工作情况设定有效的约束和载荷，并设立接触对，建立好轴承各部件之间的联系，最后在AN-SYS /LS－DYNA 中完成了该轴承的动力学仿真，在LS －PREPOST进行结果的后处理，并对仿真结果进行分析，结果表明：

1）轴承比较大的等效应力出现在滚动体与轴圈、座

图6轴承各元件等效应力云图

圈的接触区域处，应力最大值出现在接触表面以下一定深度区域处，并逐渐向外衰减，并且球轴承接触应力在接触表面的形状为椭圆形。

2）轴承在工作过程中，应力峰值均发生在节点与轴圈、座圈接触位置，位于滚子表面。3）在轴承运转过程中，随着滚动体的运动最大应力值和最大应力位置都发生变化，接触应力，应力水平从大到小依次是滚动体、轴圈、座圈和保持架。

4）在仿真基础上，分析了轴承等效应力的变化特点。运用该方法可以较准确地为正常运行的轴承提供一些数据参考，同时在此基础上可进一步作轴承的故障分析，为轴承安全运行提供更加可靠的数据与理论。参考文献：

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．机［8］高春良，王成栋，苗强．滚动轴承动力学仿真与分析［J ］

由图5－图6可以看出，滚动体、轴圈、座圈和保持架

在同一时刻最大等效应力并不相同，其中，滚动体应力最大，为336．8MPa ，其次为轴圈236．5MPa ，座圈222．9MPa ，应力最小的为保持架61．8MPa 。滚动体比较大的应力出现在与轴圈、座圈接触区域处，且滚动体与轴圈接触处应力大于滚动体与座圈接触处的应力。轴圈和座圈是轴承中与滚动体直接接触并承载的主要元件，其应力分布和滚动体的应力分布有紧密的联系，因此，座圈、轴圈比较大的应力也是分布在与滚动体接触区域，应力分布区域在接触表面呈现椭圆形。保持架在各个兜孔之间的应力分布比较均匀，较大的应力出现在兜孔与滚动体接触区域。同时，由图6（a ）的应力分布可知，应力峰值均出现在滚动体与轴圈、座圈相接触位置，位于滚动体之上。

2）滚动轴承滚动体与座圈、轴圈的接触情况分析

为了清楚地体现出滚子与座圈轴圈接触情况，在LS －PREPOST后处理中作出某些节点的位移曲线图，由曲线可以清楚看出在轴承转动过程中滚子与座圈轴圈的接触情况。如图7为座圈节点27793与轴圈节点7149的z 方向位移曲线

。

图7轴圈上节点的z 方向位移曲线座圈、

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可以清楚看出该位移呈周期性，由于模型建立时采用

的是z 方向施加应力，对于轴圈节点有波峰为与滚子接触瞬间的位移，波谷为与滚子距离最远时的位移情况，由于运动过程中以间隙变化及应变影响，曲线整体有向下偏移的趋势。对于座圈节点的情况同样是在波峰为接触瞬间，波谷为距滚子最远时刻的情况。

4结语

首先根据仿真的实际条件对该水轮机推力轴承做一

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·41·

　　1、佛奥(Frantoio)，又名佛朗多依奥、番桃、阿列。1964年由阿尔巴尼亚引种我国的五大品种之一。我国油橄榄适生区大都有种植，且表现良好。

　　树型。树体生长茂密、旺盛，株型开展，树冠自然开心圆头状。发枝能力强，节间短，果枝长而下垂是其特征。5 年生树高可达4～5 米，冠幅4～5 米。

　　叶。长椭圆披针形，先端锐尖，基部宽楔形。叶色深绿而光亮，背面浅绿色，叶缘下卷，披有鳞毛。

　　花。花序长而大，每一花序着生20～24 朵小花，花期4 月份至5 月中旬。自花结果率较高。与配多灵(Pendollin)、马拉纳罗 (Morachiaio)自然授粉形成优化组合可提高结果率13％。

　　果实。果实较小，椭圆形。单果重2～3 克，大的可达6 克。肉、核比5：1，含油率26％～30％。西昌10 年生树，株平均产量 2125 千克；昆明17 年生树，株平均产量508 千克。 佛奥在我国适生地表现了适应性强和丰产的特点。抗寒力虽较弱，但冻害以后的恢复能力较强，是油用优良品种之一，也是自花可孕性较强和较好的授粉品种之一。不少适生地都把佛奥作为当地的主栽品种。

　　2、莱星。因原产地意大利的莱星城(Leecio)而得名。 因本品种以抗寒及抗孔雀斑病而出名。深受各国油橄榄种植者欢迎。现已引种到西班牙、阿尔巴尼亚、阿根廷、日本等国。中国已引入，种植四川、甘肃等地。能适应碱性土壤并耐干旱。

　　树冠大而平展，果枝平而下垂。叶披针形，叶面浅绿，叶背银白色。花序较短，花朵大。 一个花序可结3～5 个果。自花不孕，它的授粉树有佛奥、配多灵。果实长椭圆形，果重35～4 克，成熟时黑色，有光泽。 果肉率71%～762%，鲜果含油率20%。产量中等，油质非常好。成熟期11 月下旬。以抗寒及抗孔雀斑病而著称，一般在-12℃不受冻害。 1969 年从阿尔巴尼亚小量引入，1979 年由FAO 的技术基金项目又引入大量种条。在中国亚热带的北部地区表现良好。甘肃武都引种 4 年生幼树601 株中有161 株结果，最高株产果7 千克。健壮，无病。在四川绵阳也表现良好。作为一般油用品种，值得推广。也可制成盐渍黑色餐用橄榄。因世界上近年来大量发展果用品种，油用品种数量在逐年减少，但在中国油用区和油用品种还有很大的发展潜力。

　　3、皮肖利(Picholine)，原产法国加尔德省的科利阿斯，是法国最有名的青橄榄果用品种，也是一个油质很好的油用品种。树型。树体生长中等，紧凑。树冠球形。枝条细而向上，顶梢下垂、节间长。可以接受各种品种的花粉授粉。

　　你要知道的是北京机场三号航站楼。

　　北京首都国际机场3号航站楼主楼由荷兰机场顾问公司(NACO)、英国诺曼•福斯特建筑事务所负责设计，2000年6月，中国民用航空总局开始进行北京首都国际机场中远期规划研究。2004年3月26日，3号航站楼完成施工及监理招标，正式签订了施工和监理合同，首都机场开始三期扩建工程。共征用了22200多亩土地，搬迁了9个村庄，共涉及12万人。扩建工程将于2007年底全面竣工，2008年2月试运行，确保2008年奥运会之前投入正常运营。3号航站楼位于北京首都国际机场东边。T3主楼及其配套工程位于现有东跑道和新建跑道之间。3号航站楼建成后将是中国国内面积最大的单体建筑。3号航站楼(T3)由主楼和国内候机廊、国际候机廊组成，配备了自动处理和高速传输的行李系统、快捷的旅客捷运系统以及信息系统，总建筑面积986万平方米。新建一条长3800米、宽60米的跑道，满足F类飞机的使用要求，配备了世界上最先进的三类精密自动飞机引导系统，这是我国目前最先进的起降导航系统，在很低的能见度下仍可实行飞机起降。世界上最大的飞机空中客车A380能够顺利起降。跑道试飞成功后，于2008年10月份投入试用。此外，新建北货运区，相应配套建设场内交通系统，以及供水、供电、供气、供油、通导、航空公司基地等设施。

　　[编辑本段]3号航站楼概况

　　北京首都国际机场3号航站楼由T3A主楼、T3B、T3C主楼、T3D、T3E国际候机廊和楼前交通系统组成。T3主楼地面五层和地下两层，T3主楼一层为行李处理大厅、远机位候机大厅、国内国际VIP；二层是旅客到达大厅、行李提取大厅、捷运站台；三层为国内旅客出港大厅；四层为办票、餐饮大厅；五层为餐饮。T3C(国内区)和T3E(国际区)呈“人”字形对称，在南北方向上遥相呼应，中间由红色钢结构的T3D航站楼相连接。南北向长2900米，宽790米，建筑高度45米。三号航站楼比已有的两座航站楼要大得多。

　　3号航站楼南北两座建筑（T3C和T3E）由于距离过长，两座楼之间会建造旅客捷运系统以方便乘客。旅客捷运系统（APM）是一套无人驾驶的全自动旅客运输系统。捷运系统采用加拿大庞巴迪公司的设计方案，该系统采用轨旁和中控传递信号控制车辆的运行。行车路线单程长2080米。分别设置在T3C、T3D、T3E共有3个车站。

　　3号航站楼行李系统采用国际最先进的自动分拣和高速传输系统，行李处理系统由出港、中转、进港行李处理系统和行李空筐回送系统、早交行李存储系统组成，覆盖了T3C、T3E及连接T3C与T3E行李隧道的相应区域，占地面积约12万平方米，系统总长度约70公里。航空公司只要将行李运到分拣口，系统只需要45分钟就可以将这些行李传送到行李提取转盘，大大减少旅客等待提取行李的时间。

　　交通中心（GTC）位于3号航站楼前，地下有两层总面积为30万平方米的停车场，可停车7000辆。旅客从停车场下车后，乘坐电梯可直达候机楼内。在交通中心的地面上，是轻轨交通车站，建筑面积45万平方米，椭圆形玻璃壳体结构。旅客可从城内乘坐轻轨交通直到航站楼。东直门至首都机场的轻轨线路会分岔后分别达到2号和3号航站楼，3号航站楼与原有2号航站楼之间也会建立轨道连接。第二机场高速路、机场南线高速路、机场北线高速路、机场轨道交通等场外配套工程的建设，为旅客来往首都机场提供了方便通道。

　　北京首都国际机场3号航站楼投入使用后，北京首都国际机场的第三条跑道在3号楼投入使用之际完工。北京首都国际机场成为中国第一个拥有三座航站楼，双塔台、三条跑道同时运营的机场，机场滑行道由原来的71条增加到137条，停机位由原来164个增为314个。

　　[编辑本段]客运航班通航情况

　　北京首都国际机场3号航站楼于2008年2月29日和3月26日分两期投入运营。

　　2月29日0:00第一批转场三号航站楼的航空公司：

　　山东航空公司(济南、青岛、烟台)

　　四川航空公司(成都、重庆、昆明、万州)

　　澳洲航空(悉尼)

　　卡塔尔航空公司(多哈)

　　英国航空公司(伦敦希思罗机场)

　　以色列航空公司(特拉维夫)

　　3月26日0:00第二批转场三号航站楼航空公司：

　　中国国际航空公司

　　国内航线: (包头、长春、常德、长沙、常州、成都、重庆、达州、大连、大同、福州、广州、桂林、贵阳、海口、海拉尔、杭州、哈尔滨、合肥、呼和浩特、井冈山、昆明、兰州、拉萨、绵阳、南昌、南京、南宁、南通、宁波、鄂尔多斯、青岛、三亚、上海虹桥国际机场、上海浦东国际机场、汕头、沈阳、深圳、太原、通辽、乌鲁木齐、威海、温州、武汉、厦门、西安、襄樊、锡林浩特、西宁、徐州、盐城、延吉、烟台、银川、运城、张家界、郑州、珠海）

　　国际航线:（安克雷奇、雅典、曼谷、釜山、哥本哈根、大邱、德里、迪拜、法兰克福、福冈、广岛、胡志明市、香港、雅加达、卡拉奇、吉隆坡、科威特、伦敦、洛杉矶、马德里、墨尔本、莫斯科、慕尼黑、名古屋、纽约、大阪、巴黎、平壤、罗马、塞班、旧金山、圣保罗、札幌、仙台、首尔、新加坡、斯德哥尔摩、圣彼德堡、悉尼、东京、乌兰巴托、温哥华、仰光）

　　上海航空公司(上海、杭州)

　　北欧航空公司(哥本哈根、斯德哥尔摩)

　　奥地利航空公司(维也纳)

　　德国汉莎航空公司(法兰克福、慕尼黑)

　　韩亚航空公司(釜山、光州、清州、首尔仁川国际机场)

　　加拿大航空公司(多伦多、温哥华)

　　美国联合航空(芝加哥奥黑尔国际机场、旧金山、华盛顿杜勒斯国际机场)

　　全日空航空公司(大阪关西国际机场、东京成田国际机场)

　　泰国国际航空公司(曼谷)

　　新加坡航空公司(新加坡)

　　芬兰航空公司(赫尔辛基)

　　国泰航空公司(香港)

　　日本航空公司(名古屋、大阪关西国际机场、东京成田国际机场)

　　港龙航空公司(香港)

　　土耳其航空公司（伊斯坦布尔）

　　阿联酋国际航空公司(迪拜)

　　澳门航空公司(澳门)

　　新西伯利亚航空公司(新西伯利亚、伊尔库茨克)

　　[编辑本段]3号航站楼十大看点

　　看点一

　　北京首都国际机场3号航站楼的设计方案出自英国建筑大师诺曼·福斯特之手，从空中俯视犹如一条巨龙，形成了充满整体动感的建筑体量。这种完整的建筑格局无论是在室内还是室外，都将形成令人震撼的出行体验。整个3号航站楼工程可以看成为“龙吐碧珠”、“龙身”、“龙脊”、“龙鳞”、“龙须”五部分。

　　龙吐碧珠——指的是旅客进出的“集散地”，即交通中心（GTC），俗称停车楼。这一次扩建的停车楼面积为34万平方米，拥有7000个停车位。

　　龙身——是扩建工程的主体。作为“龙身”的3号航站楼建筑面积428万平方米，南北向长2900米，宽790米，建筑高度45米，由T3C主楼、T3D国际候机指廊、T3E国际候机指廊组成。两个对称的“人”字形航站楼T3C(国内区)和T3E(国际区)在南北方向遥相呼应，中间由红色钢结构的T3D航站楼相连接。

　　龙脊——指的是主楼双曲穹拱形屋顶，这也是整个T3工程中最为壮观的地方。这里的钢网架由红、橙、橘红、**等12种色彩起伏渐变而成，如同彩色云霞托起腾飞的巨龙。

　　龙鳞——是屋顶上正三角形的天窗，从远处看，犹如巨龙身上的鳞片。可以自然采光的“龙鳞”天窗，是国内机场首次运用这样的技术。航站楼天花板上有155个这样的采光天窗，能让阳光洒向大厅的每个角落。

　　龙须——四通八达的交通网。设计师利用了本次扩建工程中同步配套投资建设的进场交通工程，包括三条高速公路、一条轻轨和一条地方路改造。

　　看点二

　　3号航站楼不仅建筑外形在时尚元素中融入中国古典意象，内部景观更是彰显文明古国源远流长的历史。旅客步入T3值机大厅，迎面即是《紫微辰恒》雕塑，它的原型是我国古代伟大科学家张衡享誉世界的发明“浑天仪”，精巧逼真；国内进出港大厅摆放了4口大缸，名为《门海吉祥》，形似紫禁城太和殿两侧的铜缸；二层中轴线上，摆放了形似九龙壁的汉白玉制品——《九龙献瑞》，东、西两侧是“曲苑风荷”和“高山流水”两个别致的休息区；T3国际区的园林建筑是三号航站楼景观的另一大亮点：15000平方米的免税购物区以“御泉垂虹”喷泉景观为核心，东、西两侧是“御园谐趣”、“吴门烟雨”皇家园林；国际进出港区还设有两个巨幅屏风壁画——《清明上河图》和《长城万里图》。旅客置身航站楼，犹如畅游一座满是稀世珍宝的艺术博物馆，相信过往旅客都会收获一份身心的愉悦与享受。专家们评价，3号航站楼的文化景观继承和丰富了中国传统艺术文化，集观赏性与功能性于一身，颂扬了中华文明的同时，又有旅客对T3的坐标定位功能。

　　看点三

　　3号航站楼内部的服务设施也同样会使旅客感受到首都机场的人文关怀，人性化功能随处可见。航站楼建筑通透大方，屋顶被设计成155个“龙鳞”样式的天窗，这种独特的造型不但为航站楼的整体建筑增添恢弘气势，更是国内机场首次运用的大规模自然采光设计思想，可以有效的节约照明能源；T3著名的“彩霞屋顶”还有一个独特的功能——指方向，屋顶密布的条纹由红色向橘**渐变，始终指向南北，旅客在航站楼内就不会担心迷路了。此外，3号航站楼在功能设计上，也充分考虑到弱势群体及特殊旅客的需要。温馨周到的母婴室；玩具、动画片一应俱全的儿童活动区；环保设计的吸烟室告别了烟雾缭绕的环境；无障碍设施则使残障旅客深切体会到首都机场对他们无微不至的关怀。

　　看点四

　　3号航站楼楼前道路宽敞，方向清晰。机场南线高速路连接两条进场高速公路，机场第二高速路直通3号航站楼，轨道交通从东直门直通T2和T3的地面交通中心，机场北线高速路通至机场北面的货运区，将使旅客更加方便快捷的出入机场。

　　在3号航站楼的抵港、离港层对巴士、出租车、社会车辆的流量，车体的大小，上客时间等制定相关的流程，为了减少旅客穿行航站楼前的车道，对3号航站楼的到港层实行封闭式管理，杜绝社会车辆通行。

　　为了方便旅客在不同航站楼之间换乘航班，机场新建连接T1、T2、T3三个航站楼之间的路侧摆渡车，航站楼间联络道单程10公里，路侧摆渡车的运行时间大约为15分钟，在T1经停、在T2和T3逗留两三分钟，搭载旅客往复运行在三座航站楼的到港层之间。

　　3号航站楼前交通中心（GTC）与3号航站楼完美衔接，在高空望下，T3航站楼像一条长龙，而GTC则是龙口衔着的一颗明珠。GTC建筑面积34万平方米，车流集中且功能健全，共分四层，地下二层均为停车场，可停车约7000辆，地上二层则是四轨铁路车站，有城市轻轨与市区直接相连，成为机场第二高速路、城铁、机场航站楼联络道的交汇点。

　　看点五

　　3号航站楼采用的多楼连通的旅客捷运系统（APM），是一套无人驾驶的全自动旅客运输系统。捷运系统采用加拿大庞巴迪公司的设计方案，该系统采用轨旁和中控传递信号控制车辆的运行，无线电视监控系统监控车厢内旅客情况，安全快捷、绿色环保。

　　APM系统的全程共有3个车站，分别设置在T3C、T3D、T3E，行车路线单程长2080米，最大发车间隔为3分钟，高峰小时单向运送旅客可达4227名。APM站台使用玻璃幕墙阻挡旅客进入轨道区域，只有在列车到站后，车门和站台门同时打开时，旅客方可进入车厢。为防止进出港旅客混流，采用单侧开门的方式，待进、出港旅客全部下车后，再打开另一侧的车门和站台门，供出、进港旅客上车。

　　看点六

　　3号航站楼行李系统采用国际最先进的自动分拣和高速传输系统，自动化程度高，监控系统完备，容错能力强。传输速度最高达10米/秒，高峰小时处理行李近2万件。行李处理系统由出港、中转、进港行李处理系统和行李空筐回送系统、早交行李存储系统等组成，覆盖了T3C、T3E及连接T3C与T3E行李隧道的相应区域，占地面积约12万平方米，系统总长度约70公里。

　　3号航站楼的行李系统安装了世界上最先进的无线射频身份识别系统，行李在运送过程中走到哪里都会被监控和锁定。同时，为了航空安全，T3的行李系统还安装五级安检系统，即使最细小、隐蔽的违禁物品也逃不过该系统的排查。还有17个大型的行李提取转盘，航空公司只要将行李运到分拣口，系统只需要45分钟就可以将这些行李传送到行李提取转盘，这也将大大减少旅客等待提取行李的时间。

　　看点七

　　3号航站楼是高度信息化的航站楼。IATA CUTE平台支持的远程值机、移动值机服务，60台IATA CUSS标准的通用自助值机服务、无线网络覆盖等。监控系统、五级安检、二次身份认证系统都为航站楼安全运行、旅客安全出行提供保障。3号航站楼信息系统总投资11亿元，规模为2号航站楼的3至4倍，其先进性和稳定性均领先于行业水平。

　　3号航站楼的航显屏一共有1600多块，是1号、2号航站楼总和的两倍还多，其灵活性也得到了很大提升，为航空公司提供了一个可以实现其个性化服务的平台，登机口的工作人员可以在指定航显屏上自行发布一些临时消息，比如大面积航班延误时利用此平台告知旅客一些餐食安排、天气情况等。信息源是航班显示系统数据的源头，决定信息更新的速度和准确性。目前1号、2号航站楼使用的是空管信息，信息更新相对滞后，尤其是在航班延误时，旅客不能通过航显获得航班动态，为了解决此问题，3号航站楼信息源采用空管信息与航空公司信息结合的办法，保证信息发布最大程度上的及时、准确。

　　机场信息系统中的离港系统，从办理值机到登机的整个流程都依靠离港系统支持，与1号、2号航站楼较为传统、功能有局限性的离港系统相比，3号航站楼的离港系统体现更多的是枢纽机场功能——不仅支持航空公司搭建个性化离港前端，更能通过机场提供的平台实现后台信息互联，值机人员在为旅客办理值机手续时，就可获得旅客所到目的地作为经停站的中转航班信息，给旅客提供前瞻性的服务。

　　3号航站楼将实现无线网络全覆盖，旅客在3号航站楼可以随时随地“网上冲浪”；航空公司可以在旅客高峰期，增加移动值机业务，这是对航站楼固定资源的有力补充；餐饮、零售可以应用无线网络推出无线零售等高服务品质的业务。

　　看点八

　　首都机场扩建工程助航灯光系统是基于高级地面活动引导及控制系统（简称单灯引导系统）下的助航灯光系统。该系统于2005年开始与扩建工程同期建设，整个系统建设投资高达6亿人民币，是第三条跑道工程建设投资的三倍之多。

　　单灯引导系统是一个能为飞机和车辆活动提供路由、引导和监视的系统，它能保证机场地面活动的安全、高效运行水平。国际民航组织规定，单灯引导系统分为5级，首都机场单灯引导系统是按4级标准设计建设的，启用时成为世界上最先进的助航灯光系统。

　　为了给飞行员提供更为准确、清晰的引导信息，东区助航灯光实现了红、黄、蓝、绿四种颜色的灯具，红灯设在滑行道和交叉路口上，飞行员看见红灯亮就要停止等候；绿灯是滑行道的中线灯，表明可以正常行使；黄灯为警示灯，提醒飞行员要快速驶出滑行道；而蓝灯则是表示道面宽度的边缘灯，这样就清晰的区分了不同功能的灯光。

　　助航灯光系统满足了给航班提供个性化引导服务的要求，后台系统集成后，将可以实现从飞机着陆一直到驶入指定机位的个性化路径引导。每一架航班都由系统自动生成一套行使路径，飞行员只需沿地面亮起的引导灯即可走正确的路径、停靠正确的机位。而且该航班路径上的引导灯只在航班即将到达的前方亮起，在航班驶过后会自动关闭，因此不会干扰其他航班的行使路径，保证航班“各行其道”。

　　首都机场的单灯引导系统是一套设施先进、功能完备的系统，投入使用后将大大提高飞机滑行及跑道运行的安全保障，提高飞机地面运行效率和机场运行容量，给机组提供更准确、更简单、更人性化的引导信息。助航灯光系统的单灯引导系统将更加确保首都机场高效、安全运行。

　　看点九

　　双层多功能登机桥为国内首次采用。69座登机桥固定端供进出港共用，其中有18座组合登机桥可同时服务于两架飞机。

　　看点十

　　从进场高速两侧到3号航站楼前，覆盖植被总面积达70万平方米，相当于GTC整体建筑面积的两倍多，并且采用多品种的植被和地面标高的错落，营造出空间的立体层次。三号航站楼外有两湖一河。景观湖分为东湖A，东湖B和西湖三部分组成，占地面积约为12万平方米，蓄水量约50万立方米。该景观湖系统是保障汛期机场机坪雨水顺利排出和周边管线雨水的管线畅通的重要调蓄工具。这个系统以景观湖为核心，利用湖体作为积蓄利用的中心，整个系统主要由雨水收集、中水处理回用、湖水水质保障等子系统组成。对于雨水利用工程，主要功能是进行雨水生态收集、净化，截流截污和调蓄。同时作为首都机场新航站楼前的一道重要的人文景观，湖边郁郁葱葱的绿色植物和景观湖环境有机地组织在一起，呈现出优美景观。