浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3行李分揀系統(tǒng)運(yùn)行模式研究

施穎東

上海機(jī)場(chǎng)建設(shè)指揮部 上海 201207

1 機(jī)場(chǎng)概況

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。

2 行李分揀系統(tǒng)的分類及特點(diǎn)

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。

2.1 皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)

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。

2.2 托盤式分揀機(jī)

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。

2.3 DCV快速小車

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)。

2.4 分揀機(jī)和DCV快速小車組合系統(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。

3 行李系統(tǒng)的建設(shè)及運(yùn)行建議

3.1 建設(shè)過(guò)程中需重視的問題

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。

3.2 運(yùn)行時(shí)需重視的事項(xiàng)

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。

4 結(jié)語(yǔ)

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。