行李系統(tǒng)技術(shù)演變及未來系統(tǒng)設(shè)計

馬海豹 向陽

摘 要：隨著全球航空業(yè)的不斷發(fā)展，機場的客流量也呈現(xiàn)不斷增長的趨勢。行李處理系統(tǒng)是機場處理旅客行李必不可少的一個重要環(huán)節(jié)。行李處理系統(tǒng)從誕生至今，其技術(shù)歷經(jīng)幾個階段的演變。從最初簡單的傳送帶模式，到自動分揀技術(shù)的使用，再到高速小車系統(tǒng)的應(yīng)用，到目前自主導(dǎo)航AGV技術(shù)的引入。其技術(shù)從一個簡單的機械電氣設(shè)備逐漸演化為一個高度自動化、信息化、智能化的系統(tǒng)。文章主要就機場行李系統(tǒng)技術(shù)演變及發(fā)展進行全面的論述和分析，并對行李系統(tǒng)的未來發(fā)展提出一些設(shè)計思路。

關(guān)鍵詞：行李系統(tǒng)；輸送機；分揀機；ICS；AGV

中圖分類號：F562；V354文獻標志碼：ADOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.08.013

Abstract： With the continuous development of the global aviation industry， the passenger flow at airports is also showing a growing trend. The baggage handling system is an essential part of airport baggage handling for passengers. The baggage handling system has undergone several stages of technological evolution since its inception. The technology has evolved from simple conveyor belt modes to the use of automatic sorting technology， to the application of high-speed car systems， and now to the introduction of autonomous navigation AGV technology. Its technology has gradually evolved from a simple mechanical and electrical equipment to a highly automated， information-based， and intelligent system. This paper mainly provides a comprehensive discussion and analysis of the evolution and development of airport luggage system technology， and proposes some design ideas for the future development of luggage systems.

Key words： baggage system; conveyor; sorter; ICS; AGV

0 ? ?引 ? ?言

機場運行包括旅客流和行李流，旅客流需要機場航站樓的相關(guān)設(shè)施及航空器的安全及時起降來保障，而行李流需要行李系統(tǒng)的高效運行來保障。行李系統(tǒng)是處理將旅客托運行李運到飛機上和從飛機上將行李運到旅客手里的系統(tǒng)設(shè)備。由出發(fā)行李處理系統(tǒng)、到達行李提取系統(tǒng)及中轉(zhuǎn)行李處理系統(tǒng)組成。一個高效、可靠的機場旅客行李處理系統(tǒng)顯得尤為重要，其運行品質(zhì)不僅關(guān)乎到民航安全的命題，更是與機場提供的服務(wù)質(zhì)量息息相關(guān)。隨著民航業(yè)的不斷發(fā)展和科技的不斷進步，行李系統(tǒng)的技術(shù)演變也經(jīng)歷幾個階段的變革，目前越來越先進及高集成度的行李自動分揀系統(tǒng)已運用于國內(nèi)外及世界各大機場。

1 ? ?行李系統(tǒng)的技術(shù)演變

行李系統(tǒng)的演變到目前為止可分為四代，第一代為簡單的傳送帶模式CI-T系統(tǒng)，第二代為自動行李分揀系統(tǒng)模式CI-S系統(tǒng)，第三代為高速小車分揀系統(tǒng)模式ICS系統(tǒng)，第四代為基于AGV技術(shù)的行李分揀系統(tǒng)模式AGV系統(tǒng) ，目前第二代和第三代行李系統(tǒng)是市場主流的系統(tǒng)[1]。

1.1 ? ?第一代行李處理系統(tǒng)CI-T

第一代行李處理系統(tǒng)開始于20世紀七八十年代，是行李處理系統(tǒng)設(shè)備的初級階段，系統(tǒng)主要由簡單的值機輸送機、安檢機、傳送輸送機和行李轉(zhuǎn)盤組成，通常也叫CI-T系統(tǒng)，即行李直通系統(tǒng)。其主要系統(tǒng)功能是把離港行李從值機島輸送到離港裝運轉(zhuǎn)盤及把到港行李放置在到港轉(zhuǎn)盤上。其典型系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

a.系統(tǒng)特點。

系統(tǒng)流程：簡單，直線式流程，從值機、安檢、輸送到裝運和到港。

行李流向：行李系統(tǒng)只具有簡單輸送功能，行李沿著固定路線被輸送。

系統(tǒng)流量：系統(tǒng)處理的高峰行李量非常低，一般小于2 400件/h。

適用場景：適用支線機場或中小規(guī)模的機場。

主要優(yōu)勢：成本低，系統(tǒng)簡單，維護方便。

b.技術(shù)特點。

值機技術(shù)：采用傳統(tǒng)的值機輸送機。

輸送技術(shù)：采用傳統(tǒng)的皮帶輸送機。

裝載技術(shù)：采用行李裝運轉(zhuǎn)盤，有平轉(zhuǎn)盤和斜轉(zhuǎn)盤。

傳感器技術(shù)：光電開關(guān)為主。

驅(qū)動技術(shù)：直啟和軟啟控制。

控制技術(shù)：簡單PLC控制，一般用小型PLC控制。

1.2 ? ?第二代行李系統(tǒng)CI-S

第二代行李系統(tǒng)開始于90年代，行李系統(tǒng)開始由簡單的輸送功能向自動化分揀的方向演進。系統(tǒng)主要由值機輸送機、安檢機、傳送輸送機、分揀機、皮帶式早到存儲和行李轉(zhuǎn)盤組成，通常也叫CI-S系統(tǒng)，即行李分揀系統(tǒng)。其主要系統(tǒng)功能是把離港行李從值機島輸入經(jīng)過自動分揀機分揀，輸送到對應(yīng)離港裝運轉(zhuǎn)盤。到港行李處理與第一代類似，直接放置到港轉(zhuǎn)盤上或通過到港輸送機輸送到到港轉(zhuǎn)盤上[2]。其典型系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

a.系統(tǒng)特點。

系統(tǒng)流程：較復(fù)雜，包含值機、安檢、分揀、存儲、裝運和到港。

行李流向：行李系統(tǒng)不但具有輸送功能，還具有分揀路徑選擇和早到行李存儲功能。

系統(tǒng)流量：系統(tǒng)處理的高峰小時行李量，一般在2 400～6 000件/h。

適用場景：使用于中大型規(guī)模的機場。

主要優(yōu)勢：處理流量高，全自動化分揀，早到存儲，高冗余。

b.技術(shù)特點。

值機技術(shù)：采用傳統(tǒng)值機輸送機或自助值機SBD設(shè)備。

輸送技術(shù)：采用傳統(tǒng)的輸送機。

分揀技術(shù)：采用全自動分揀機，目前主流為翻盤分揀機。

存儲技術(shù)：采用輸送帶在線積放存儲或存儲柜存儲。

裝載技術(shù)：采用行李裝運轉(zhuǎn)盤，有平轉(zhuǎn)盤和斜轉(zhuǎn)盤。

傳感器技術(shù)：光電開關(guān)，ATR讀碼器。

驅(qū)動技術(shù)：直啟，軟啟和變頻控制。

控制技術(shù)：輸送機中大型PLC控制，分揀機工業(yè)PC控制，具有跟蹤功能。

信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：高層IT服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫，分揀和報表軟件，雙星型網(wǎng)絡(luò)。

1.3 ? ?第三代行李系統(tǒng)ICS

第三代行李處理系統(tǒng)開始于2000年，行李處理系統(tǒng)由簡單的自動分揀向高速輸送和復(fù)雜的分揀方向演進，系統(tǒng)主要由值機輸送機、安檢機、傳送輸送機、高速小車輸送機、行李托盤、貨架式早到存儲和行李轉(zhuǎn)盤組成，通常也叫ICS或DCV系統(tǒng)[3]，即高速行李小車系統(tǒng)。其主要系統(tǒng)功能是把離港行李從值機島輸入經(jīng)過裝載輸送機裝入ICS托盤，ICS托盤經(jīng)過高速輸送到達分揀站進行傾翻，行李再進入傳統(tǒng)輸送機輸送到對應(yīng)離港裝運轉(zhuǎn)盤，空托盤繼續(xù)回流到裝載站。到港行李處理與第一代、第二代類似，可以直接放置于到港轉(zhuǎn)盤上或通過到港輸送機輸送到到港轉(zhuǎn)盤上，對于有衛(wèi)星廳的航站樓，也可以由到港ICS系統(tǒng)將行李運送回主樓到港轉(zhuǎn)盤[4]。其典型系統(tǒng)流程圖如圖3所示。

a.系統(tǒng)特點。

系統(tǒng)流程：很復(fù)雜，包含值機、安檢、分揀、存儲、裝運、空托盤調(diào)度系統(tǒng)等。

行李流向：每個行李都裝載在一個行李托盤上，行李全程跟蹤，不但具有高速輸送功能，還具有分揀和存儲功能。

系統(tǒng)流量：系統(tǒng)處理的高峰行李量高，一般大于6 000件/h。

適用場景：大型、樞紐型、多航站樓規(guī)模的機場。

主要優(yōu)勢：高流量，高速輸送，處理時間短，全流程跟蹤，行李有效保護。

b.技術(shù)特點。

值機技術(shù)：采用傳統(tǒng)值機輸送機或自助值機SBD設(shè)備。

輸送技術(shù)：傳統(tǒng)輸送機，高速ICS輸送機，空托盤堆疊。

分揀技術(shù)：ICS托盤小車動態(tài)分揀。

存儲技術(shù)：巷道式堆垛機或高密度穿梭車。

裝載技術(shù)：采用行李裝運轉(zhuǎn)盤，有平轉(zhuǎn)盤和斜轉(zhuǎn)盤。

傳感器技術(shù)：光電開關(guān)，ATR讀碼器，RFID讀碼器。

驅(qū)動技術(shù)：直啟，軟啟和變頻控制，立庫伺服控制。

控制技術(shù)：輸送機大型PLC控制，立庫工業(yè)PC控制，具有跟蹤功能。

信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：高層IT服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫，分揀、空托盤調(diào)度、存儲管理和報表軟件，雙星型網(wǎng)絡(luò)。

1.4 ? ?第四代行李系統(tǒng)AGV

第四代行李處理系統(tǒng)開始于2010年前后，其主要特點是把AGV技術(shù)引入行李處理系統(tǒng)中，系統(tǒng)主要由值機輸送機、AGV小車、安檢機、傳送輸送機和行李轉(zhuǎn)盤組成，通常也可應(yīng)用AMR，即自主移動機器人。其主要系統(tǒng)功能是把離港行李從值機島由值機輸送機直接裝載到AGV小車上，由AGV小車運送到指定的分揀站進行卸載，行李再進入傳統(tǒng)輸送機輸送到對應(yīng)離港裝運轉(zhuǎn)盤。到港行李處理與第一代、第二代類似，可以直接放置于到港轉(zhuǎn)盤上或通過到港輸送機輸送到到港轉(zhuǎn)盤上[5]。其典型系統(tǒng)流程圖如圖4所示。

a.系統(tǒng)特點。

系統(tǒng)流程：靈活、高效，包含值機、AGV輸送和分揀、安檢、裝運和到港。

行李流向：每個行李都裝載在一個AGV小車上，全程跟蹤，不但具有靈活的輸送功能，還具有分揀功能。

系統(tǒng)流量：系統(tǒng)處理的行李量，一般小于1 200件/h，取決于AGV的數(shù)量。

適用場景：中小型規(guī)模的機場或大型機場的VIP值機島。

主要優(yōu)勢：建設(shè)周期短，系統(tǒng)靈活具有柔性。

b.技術(shù)特點。

值機技術(shù)：AGV值機輸送機。

輸送技術(shù)：AGV機器人。

分揀技術(shù)：AGV機器人。

裝載技術(shù)：行李裝運轉(zhuǎn)盤，有平轉(zhuǎn)盤和斜轉(zhuǎn)盤。

傳感器技術(shù)：光電開關(guān)，ATR讀碼器，激光導(dǎo)航。

驅(qū)動技術(shù)：直啟，軟啟和變頻控制，AGV伺服控制。

控制技術(shù)：輸送部分中型PLC控制，AGV工業(yè)PC或板卡控制，具有跟蹤功能。

信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：高層IT服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫，AGV調(diào)度和報表軟件，雙星型網(wǎng)絡(luò)。

2 ? ?未來行李系統(tǒng)的設(shè)計

隨著航空旅客的逐年增加，對行李系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、處理流量和效率提出更高的要求。雖然目前的行李系統(tǒng)自動化程度已經(jīng)很高了，但上下游環(huán)節(jié)仍需不少的操作人員人工處理，而勞動力將越來越緊缺。行李系統(tǒng)的智能化、數(shù)字化能力也尚沒有發(fā)揮潛力。

未來的行李處理系統(tǒng)將與工業(yè)4.0的技術(shù)發(fā)展保持一致。將更多地利用物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、云計算、機器人、自動駕駛和人工智能（AI）等先進技術(shù)。未來的行李處理系統(tǒng)必將是一個高度自動化、智能化、無人化和數(shù)字化的系統(tǒng)。行李處理系統(tǒng)將成為一個具有自適應(yīng)性能力的智能實體。通過系統(tǒng)、流程、機器人、自動駕駛的無縫集成，人工任務(wù)被最小化，機器被授權(quán)做出基于數(shù)據(jù)的實時決策。通過整合機器人技術(shù)和自動駕駛技術(shù)，將以前依賴體力勞動的任務(wù)自動化，并將行李處理的效率、可靠性和準確性提升到新的水平[6]。

未來行李系統(tǒng)將由遠程自主值機、AGV系統(tǒng)、ICS系統(tǒng)、貨架式早到存儲、機器人裝載和卸載、ULD自主導(dǎo)航叉車、自動駕駛行李拖車和中央控制軟件組成。

參考文獻：

[1] 張普睿．淺談行李系統(tǒng)的演變[J]．城市建設(shè)理論研究：電子版，2012（35）：1-3.

[2] 謝華．民航機場行李分揀系統(tǒng)的技術(shù)與應(yīng)用[J]．電子技術(shù)與軟件工程，2018（22）：116.

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[4] 呂亮霞，王捷．民航機場高速行李托盤處理系統(tǒng)研究[J]．中國儲運，2022（5）：116-117.

[5] 李哲青．淺談智能AGV技術(shù)在機場行李分揀中的應(yīng)用[J]．科學(xué)與信息化，2019（27）：3，7.

[6] 鄒剛，劉志洋，李陽．機場智能無人行李輸送系統(tǒng)的仿真和分析[J]．中國儲運，2022（7）：90-92.