施穎東
上海機(jī)場(chǎng)建設(shè)指揮部 上海 201207
目前上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)共有T1、T2兩座航站樓及S1、S2衛(wèi)星廳。其運(yùn)行模式為:T1與S1相連,供東航作為基地航空公司使用;T2與S2相連,供國(guó)航、南航及其他航空公司使用。T1/S1與T2/S2運(yùn)行相互相對(duì)獨(dú)立,旅客如需在T1、T2之間進(jìn)行中轉(zhuǎn),則需提取行李后,重新從柜臺(tái)辦理值機(jī)手續(xù)。
機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)原年旅客總流量為8 000萬(wàn)人次。衛(wèi)星廳主要設(shè)計(jì)為旅客中轉(zhuǎn)使用;由于衛(wèi)星廳無(wú)值機(jī)和到港功能,所以T1、T2航站樓承接了衛(wèi)星廳出發(fā)及到達(dá)旅客的功能。隨著2019年衛(wèi)星廳正式投入使用,浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)全年的旅客量達(dá)7 609萬(wàn)人次,已接近設(shè)計(jì)流量。
衛(wèi)星廳的建成及投入運(yùn)行,雖然極大地緩解了近機(jī)位緊張的現(xiàn)狀,即解決了旅客流,但T1、S1的行李系統(tǒng)仍相對(duì)獨(dú)立,行李流僅通過(guò)行李拖車完成連接。目前行李系統(tǒng)存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾方面:
1)各樓間行李系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立,信息數(shù)據(jù)雖然已經(jīng)共享,但物理層面并未構(gòu)成整體,系統(tǒng)效率相對(duì)較低。
2)由于涉及多次裝運(yùn),造成行李輸送的總耗時(shí)較長(zhǎng)。
3)由于行李需進(jìn)行多次判別,且系統(tǒng)較為松散,系統(tǒng)總處理量較小,并很難提升。
隨著中轉(zhuǎn)航班及總航班量的上升,旅客量接近設(shè)計(jì)值,行李系統(tǒng)的高峰處理量和響應(yīng)時(shí)間將成為制約浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)發(fā)展的瓶頸之一。故在完成衛(wèi)星廳的建設(shè)后,上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)又規(guī)劃了T3航站樓。
浦東機(jī)場(chǎng)T3航站樓位于衛(wèi)星廳南端,建成后將構(gòu)成T1/T2—S1/S2—T3的結(jié)構(gòu),在未來(lái)運(yùn)行時(shí),T3也將和衛(wèi)星廳S1/S2組合使用。T3航站樓地理位置如圖1所示,航站樓結(jié)構(gòu)剖面如圖2所示。航站樓的總體方案依據(jù)航空公司提出的“分散、分區(qū)布局”,留給行李系統(tǒng)的行李房空間較 分散。
目前機(jī)場(chǎng)行李分揀系統(tǒng)按設(shè)備模式分主要有:皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)、托盤式分揀機(jī)、DCV快速小車系統(tǒng)等。
皮帶輸送系統(tǒng)由長(zhǎng)短不一的皮帶組成,搭配機(jī)械擺臂、分流器等,可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的分揀功能。一般為“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”輸送模式。在標(biāo)準(zhǔn)行李尺寸、質(zhì)量及驅(qū)動(dòng)電機(jī)制約下,其皮帶短的達(dá)1 000~1 200 mm,長(zhǎng)的一般可達(dá)15 000~20 000 mm。爬坡角度一般在13°~15°之間,輸送速度在0.6~2.0 m/s之間,以免造成行李在皮帶表面的滾滑。其系統(tǒng)行李輸送流程如圖3所示。
皮帶輸送系統(tǒng)一般由各類型的皮帶機(jī)視實(shí)際需求合理排布,其終端一般是滑槽或轉(zhuǎn)盤,供行李工或到達(dá)旅客提取行李。皮帶輸送系統(tǒng)本身并不具備行李識(shí)別功能,需加裝360°紅外掃描儀(ATR)進(jìn)行掃描,同時(shí)皮帶機(jī)也僅通過(guò)光眼具有一定的排隊(duì)功能,無(wú)法實(shí)現(xiàn)追蹤行李。
考慮到標(biāo)準(zhǔn)行李的外形尺寸和質(zhì)量,皮帶輸送機(jī)的速度一般不大于2 m/s,否則行李在輸送過(guò)程中可能會(huì)與皮帶產(chǎn)生相對(duì)位移,造成堆疊或卡包,最終損壞行李及皮帶機(jī)。同時(shí)在值機(jī)柜臺(tái),皮帶機(jī)的速度一般為0.6 m/s供安檢人員判讀行李及行李收集,所以一條值機(jī)島的行李收集皮帶在高峰時(shí)段,最多收集18個(gè)柜臺(tái)的行李即滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)了。在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中,由于VIP旅客的存在需單獨(dú)設(shè)立柜臺(tái),同時(shí)也有部分旅客托運(yùn)行李時(shí)間較長(zhǎng),所以一般都在18個(gè)柜臺(tái)的基礎(chǔ)上,按實(shí)際旅客流量及需求設(shè)立至多不超過(guò)22個(gè)柜臺(tái)。
建設(shè)與經(jīng)濟(jì)投資方面,皮帶輸送機(jī)應(yīng)用廣泛,各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)齊全,技術(shù)成熟、成本低廉,由于皮帶機(jī)只要長(zhǎng)度相同,除了爬坡皮帶外,都具有一定的通用性。同時(shí),占地也相較于其他主動(dòng)傳輸系統(tǒng)小,生產(chǎn)和安裝的難度較低。
使用方面,皮帶輸送機(jī)是可靠的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸設(shè)備,只要整個(gè)系統(tǒng)速度調(diào)配統(tǒng)一,幾乎不會(huì)發(fā)生行李掉落的現(xiàn)象,同時(shí)針對(duì)不規(guī)則行李等非常規(guī)行李,需配置標(biāo)準(zhǔn)尺寸的行李托盤,可大幅減少卡包、翻滾、錯(cuò)位等現(xiàn)象。
維修方面,僅分析需停機(jī)維修。皮帶輸送機(jī)的易損件包括皮帶、滾筒、軸承、電機(jī)等,皮帶損傷主要有劃傷和撕裂及破洞。一般橫向撕裂可修補(bǔ)熔接皮帶,縱向撕裂則需更換皮帶,轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)和螺旋機(jī)還有導(dǎo)輪或?qū)l需要更換。滾筒損壞90%以上是軸的磨損,一般需直接更換滾筒。軸承發(fā)現(xiàn)異響后需更換,以免損害其他零部件。電機(jī)大部分情況下是變速箱損壞,需按設(shè)計(jì)維護(hù)時(shí)間換油,如損壞,則變速箱或變速箱和電動(dòng)機(jī)一起更換。
維護(hù)方面,絕大部分零部件都具備了國(guó)產(chǎn)能力,技術(shù)成熟、價(jià)格低廉,供貨周期較短。皮帶需定期調(diào)節(jié)松緊,運(yùn)動(dòng)部件需定期加油或換油。電器控制設(shè)備則需做好定期清潔,以免觸點(diǎn)的老化、松動(dòng)等。
皮帶輸送系統(tǒng)由于其可靠、便捷、便宜的特點(diǎn),目前大量運(yùn)用于小型支線型機(jī)場(chǎng)以及大中型機(jī)場(chǎng)的到達(dá)行李系統(tǒng)或作為輔助設(shè)備應(yīng)用在大中型機(jī)場(chǎng)的始發(fā)行李系統(tǒng)中。
托盤式分揀機(jī)的核心是自動(dòng)分揀機(jī),一般行李需通過(guò)皮帶機(jī)輸送至分揀機(jī),經(jīng)過(guò)自動(dòng)判別后,分揀至分揀機(jī)出口,再由皮帶機(jī)或其他輸送設(shè)備將行李送達(dá)目的地。目前用于機(jī)場(chǎng)的托盤式分揀機(jī),單個(gè)托盤的長(zhǎng)度為1 250 mm,可裝載1件標(biāo)準(zhǔn)行李,并通過(guò)布置在分揀機(jī)底部的線性電機(jī)驅(qū)動(dòng),其運(yùn)行速度為1.9~2.0 m/s,以匹配分揀機(jī)出入口皮帶輸送機(jī)的速度。同時(shí),一般以水平運(yùn)輸為主,無(wú)爬坡機(jī)構(gòu),這是因?yàn)橥斜P表面較光滑,方便行李在導(dǎo)入口時(shí),通過(guò)慣性抵達(dá)托盤,并在滑槽出口時(shí),通過(guò)傾翻動(dòng)作,順利滑出分揀機(jī)。分揀方式為通過(guò)紅外掃描儀對(duì)行李進(jìn)行掃描,理論準(zhǔn)確率可達(dá)99.99%。實(shí)際上,由于條碼污損、折疊遮蓋或行李錯(cuò)位等原因,分揀準(zhǔn)確率一般在95%~97%之間,所以對(duì)未能識(shí)別的行李需人工掃描予以輔助。其系統(tǒng)行李輸送流程如圖4所示。
建設(shè)與經(jīng)濟(jì)投資方面,目前成熟的托盤分揀機(jī)技術(shù)依然掌握在國(guó)外廠商手里,分辨及追蹤行李的精度很高,所以建設(shè)時(shí)自動(dòng)分揀機(jī)的投資較高、安裝調(diào)試時(shí)間較長(zhǎng)。
使用方面,其他終端設(shè)備的使用同皮帶機(jī)。自動(dòng)分揀機(jī)在使用時(shí),有個(gè)理論分揀率最高效的容量區(qū)間,經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn),小車的裝載行李量約為分揀機(jī)小車數(shù)量值的66%。所以在計(jì)算高峰小時(shí)的行李分揀量應(yīng)以此為依據(jù)之一。同時(shí)為了保證行李識(shí)別精度,若設(shè)備不處于恒溫、恒濕的環(huán)境中,需考慮熱脹冷縮對(duì)小車定位的影響,換季時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整分揀機(jī)小車鏈的長(zhǎng)度。另外,由于需要識(shí)別有效標(biāo)簽,必須把中轉(zhuǎn)行李或始發(fā)行李上的無(wú)效標(biāo)簽去除,方可提高正確的讀碼率,同時(shí),由于無(wú)法做到100%識(shí)別成功,系統(tǒng)中必須配備人工編碼站以應(yīng)對(duì)未識(shí)別行李。
維修方面,傾翻裝置齒輪是一個(gè)易損件,這是由于托盤是個(gè)承重結(jié)構(gòu),齒輪需要在傾翻時(shí)短時(shí)間內(nèi)將至多50 kg的行李傾翻至指定滑槽。另一個(gè)易損件是小車的集電極,其在導(dǎo)軌中接觸的電供小車執(zhí)行傾翻動(dòng)作,其碳極極易碎裂。但在使用過(guò)程中,由于設(shè)置了冗余,95%以上的故障僅需拆除故障件后對(duì)小車禁用即可繼續(xù)運(yùn)行分揀機(jī),對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行影響有限。
維護(hù)方面,機(jī)架和軌道內(nèi)的清潔至關(guān)重要,尤其是控制小車速度及定位的光眼,以及和小車通信的模塊必須保持清潔。另外還有導(dǎo)入口、滑槽及小車托盤表面的清潔,這是由于行李在這幾者之間的移動(dòng)為滑動(dòng)摩擦,所以應(yīng)盡量控制各自的滑動(dòng)摩擦因數(shù)和初始測(cè)試運(yùn)行時(shí)相同,以免定位錯(cuò)誤造成行李遺失及卡包。
托盤式分揀機(jī)目前仍是技術(shù)最成熟的自動(dòng)分揀系統(tǒng)之一,廣泛應(yīng)用于大中型機(jī)場(chǎng)和國(guó)際樞紐機(jī)場(chǎng)中,構(gòu)成行李系統(tǒng)的核心。
DCV快速小車技術(shù)相對(duì)較新,可分為有軌和無(wú)軌兩類,有軌DCV小車又可根據(jù)小車是否帶行進(jìn)動(dòng)力分為自帶動(dòng)力的DCV快速小車系統(tǒng)及動(dòng)力鋪設(shè)在軌道設(shè)備上的DCV小車系統(tǒng)。其分揀過(guò)程是通過(guò)行李條碼對(duì)輸送小車進(jìn)行綁定,將行李輸送至目的地,結(jié)合目前的RFID電子標(biāo)簽技術(shù),可實(shí)現(xiàn)全程追蹤輸送軌跡,準(zhǔn)確率為100%,追蹤精度按RFID定位算法及RFID信號(hào)發(fā)射器布置的密度、位置不同而不同,一般誤差在毫米-厘米級(jí)。其系統(tǒng)行李輸送流程如圖5所示。
建設(shè)與經(jīng)濟(jì)投資方面,由于目前僅有幾家國(guó)外公司提供DCV小車,可選擇性較小,且都為有軌型DCV,初期投資極大。但改造潛力很大,系統(tǒng)如增設(shè)行李入口/出口僅需增加相應(yīng)軌道即可。在未達(dá)到系統(tǒng)處理量的最大值時(shí),若要提升系統(tǒng)處理行李能力,增加小車數(shù)量即可。
使用方面,應(yīng)結(jié)合RFID電子標(biāo)簽技術(shù)對(duì)行李進(jìn)行全過(guò)程的識(shí)別追蹤,以目前階段看,還無(wú)法做到所有國(guó)際、國(guó)內(nèi)航空公司共同使用RFID,因此應(yīng)將行李的紙質(zhì)標(biāo)簽條碼信息和DCV小車進(jìn)行綁定,對(duì)每一輛小車使用RFID,構(gòu)建RFID網(wǎng)絡(luò),確保定位識(shí)別了小車即定位識(shí)別了行李。
維修方面,滾輪為易磨損件,需時(shí)常更換,以免損傷整個(gè)軌道系統(tǒng),同時(shí),應(yīng)設(shè)置合理數(shù)量、區(qū)域的維修暫停區(qū)域供損壞的小車駛?cè)?,以確保整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行不受影響。
維護(hù)方面,如小車其上為傾翻裝置或皮帶機(jī),則需對(duì)電機(jī)、軸承、皮帶等進(jìn)行正常保養(yǎng),其上為無(wú)動(dòng)力的托盤,則需確保其表面清潔。軌道及滾輪間應(yīng)定時(shí)清潔,確保其磨損程度在正常范圍內(nèi)。RFID等通信模塊上也應(yīng)定時(shí)清潔,確保不積塵、不過(guò)熱。
DCV快速小車系統(tǒng)發(fā)展迅速,在國(guó)際的各大樞紐機(jī)場(chǎng)都得到了廣泛的應(yīng)用,國(guó)內(nèi)的北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)同樣也采用了該系統(tǒng)。
用分揀機(jī)的自動(dòng)分揀功能,在單個(gè)航站樓架設(shè)托盤式分揀機(jī),搭配DCV小車實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸,連接不同航站樓、衛(wèi)星廳。其特點(diǎn)在于相對(duì)于全DCV小車系統(tǒng),單次建設(shè)成本較低。
同時(shí)DCV小車系統(tǒng)在連接不同航站樓或衛(wèi)星廳時(shí)可以選擇敷設(shè)在地下,不影響地面交通,避免了行李由行李拖車在服務(wù)車道運(yùn)輸時(shí)需避讓航空器造成的擁堵和行李延誤。但由于自動(dòng)分揀功能的實(shí)現(xiàn)依托于托盤式分揀機(jī),其系統(tǒng)內(nèi)DCV小車僅做快速傳輸行李使用,一般不具備或無(wú)法具備全程追蹤行李的功能。如果多個(gè)航站樓內(nèi)有不同的分揀機(jī)由DCV小車共同構(gòu)建起行李系統(tǒng),不同分揀機(jī)有各自獨(dú)立的掃描、識(shí)別行李的設(shè)備,會(huì)造成系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)行李的多次識(shí)別、多次分揀,拉長(zhǎng)行李分揀的時(shí)間。其一般應(yīng)用于多航站樓的大型機(jī)場(chǎng)中,并一般多為通過(guò)DCV快速小車串聯(lián)起多個(gè)已建設(shè)好的分揀機(jī)的擴(kuò)建/改建機(jī)場(chǎng)中。表1為各方案的對(duì)比情況。
大多行李系統(tǒng)都處于地下或半地下的環(huán)境中,在建設(shè)過(guò)程中由于無(wú)空調(diào)或通風(fēng)設(shè)備的支持,非常容易導(dǎo)致設(shè)備在空間內(nèi)因晝夜溫差結(jié)露,所以需要采取合理的施工進(jìn)度,同時(shí)模塊化施工,避免大量電氣設(shè)備裸露在外,并且機(jī)械設(shè)備應(yīng)在安裝過(guò)程中保證運(yùn)轉(zhuǎn)構(gòu)件被油保護(hù),隔絕水汽,最后應(yīng)及時(shí)清潔,減少行李大空間的浮塵數(shù)量,減少結(jié)露。
行李系統(tǒng)模式 皮帶輸送系統(tǒng) 托盤式分揀機(jī)DCV快速小車 分揀機(jī)/DCV組合建設(shè)與經(jīng)濟(jì)投資方面成本低,難度小成本較高,調(diào)試耗時(shí)成本最高,易改造,設(shè)計(jì)難 成本高使用方面 無(wú)法追蹤行李 自動(dòng)分揀,局部追蹤自動(dòng)分揀,全流程追蹤自動(dòng)分揀,局部追蹤,重復(fù)分揀維修方面滾筒、皮帶、馬達(dá)需經(jīng)常維修齒輪、傾翻裝置、集電極需經(jīng)常維修滾輪等易磨損件需經(jīng)常維修齒輪、傾翻裝置、集電極;滾輪等易磨損件需經(jīng)常維修維護(hù)方面 定期加油、清潔定期清潔、調(diào)整定位定期清潔、檢查通訊模塊定期清潔、調(diào)整定位;檢查通信模塊
另外,托盤式自動(dòng)分揀機(jī)由于精度要求較高,需確保分揀機(jī)運(yùn)行在一個(gè)水平面上。因帶著行李定位及追蹤,故在安裝完成后的調(diào)試階段,尤其是小車定位調(diào)試階段,極為關(guān)鍵。因此整個(gè)調(diào)試過(guò)程耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)。DCV快速小車系統(tǒng)的建設(shè)難點(diǎn)則在于需合理設(shè)計(jì),提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率,減少空載率。
T3建設(shè)完投運(yùn)后將與衛(wèi)星廳連通,在運(yùn)行過(guò)程中不僅需關(guān)注正常行李的服務(wù)質(zhì)量,也需為非正常行李或返流行李考慮快速的返流通道。同時(shí),在運(yùn)維過(guò)程中,應(yīng)針對(duì)T3行李系統(tǒng)分散分布的特點(diǎn),設(shè)置多個(gè)、分散的維修點(diǎn),縮短維修響應(yīng)時(shí)間,避免航班延誤。
本文基于上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓的建設(shè),對(duì)行李分揀系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行了探討,通過(guò)分析不同的行李分揀系統(tǒng)的優(yōu)、缺點(diǎn),為最終的系統(tǒng)選擇提供了決策依據(jù)。所得到的相關(guān)結(jié)論也可為其他機(jī)場(chǎng)的行李分揀系統(tǒng)選型提供參考。