影響機場航站樓行李處理系統(tǒng)分揀方式的因素及翻盤分揀機案例分析

李凌波 王 捷 趙 新

中國中元國際工程有限公司 北京 100089

0 引言

機場航站樓行李處理系統(tǒng)是航站樓建設(shè)的核心部分之一，貫穿于航站樓內(nèi)的主要流程節(jié)點，故行李處理系統(tǒng)的設(shè)計尤為重要。在行李處理系統(tǒng)中，行李分揀系統(tǒng)又是其中的關(guān)鍵部分，通過對行李信息的跟蹤和控制，將值機島的離港行李按航班及時段分揀到各自的離港設(shè)備。此外，行李分揀系統(tǒng)還可對中轉(zhuǎn)行李以及早到行李進行處理，將其分揀到各自的位置。

行李分揀系統(tǒng)的設(shè)計受多種因素條件的影響，因此在設(shè)計行李分揀系統(tǒng)方案時，需以機場的定位及其自身特點、旅客吞吐量、國內(nèi)/國際旅客分配比例、中轉(zhuǎn)旅客量等其他重要參數(shù)作為設(shè)計依據(jù)，同時著重考慮系統(tǒng)投資和使用方便性等因素，并結(jié)合土建條件進行設(shè)計。

自動分揀系統(tǒng)具有高效、準確、及時等優(yōu)勢。對于國內(nèi)中大型機場以及樞紐型機場，需采用自動行李分揀系統(tǒng)以應(yīng)對大量的離港及中轉(zhuǎn)行李流量。翻盤分揀系統(tǒng)作為一種應(yīng)用成熟的技術(shù)，可用于處理標準尺寸范圍內(nèi)的托運行李，其高速行李分揀能力可應(yīng)對大量的行李運營吞吐量；同時，其靈活性和擴展性有助于提高行李處理效率。不僅適用于新建航站樓的機場，也適用于舊航站樓改造的機場項目中，翻盤分揀機采用靈活的布局設(shè)計，以確保充分利用行李大廳空間。

本文通過引入國內(nèi)某機場航站樓的案例，對通過翻盤分揀機進行自動分揀的方案進行說明介紹。

1 行李處理系統(tǒng)分揀模式

如圖1所示，行李處理系統(tǒng)分揀模式主要有直通模式、自動分揀模式、直通+自動分揀復合模式。

圖1 行李處理系統(tǒng)分揀模式

1.1 直通模式

直通模式也稱為直通轉(zhuǎn)盤模式，在該模式下行李在離港值機柜臺交運后進行安檢，安全行李通過行李輸送線直接運送至離港轉(zhuǎn)盤。直通轉(zhuǎn)盤模式的分揀模式常見于非公共值機柜臺值機，由于行李直接從值機島運送至對應(yīng)的離港轉(zhuǎn)盤，因此，值機柜臺除了能辦理本航班值機托運手續(xù)之外，不可辦理其他任何航班值機托運業(yè)務(wù)。直通模式的應(yīng)急備份方式為同一值機島2條輸送線互相備份。

該分揀模式雖然系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、投資及維護費用低，但是無法實現(xiàn)開放式值機，柜臺資源配置效率低，無法對中轉(zhuǎn)及早到行李進行自動分揀。故該分揀模式僅適用于中小型機場、非樞紐型機場。

1.2 自動分揀模式

在自動分揀模式中，行李在離港值機柜臺交運后進行安檢，安全的行李通過行李輸送線運送至分揀設(shè)備進行分揀，經(jīng)過分揀后的行李被送至離港設(shè)備。系統(tǒng)采用分揀機進行全自動分揀，分揀機末端可采用滑槽、轉(zhuǎn)盤或輸送線的形式，每個滑槽、離港轉(zhuǎn)盤或輸送線對應(yīng)一個航班。自動分揀模式下，行李由分揀機直接分揀至對應(yīng)的航班，分揀過程不需人為干預，運營部門僅需按照航班信息分配滑槽，并在相應(yīng)滑槽布置人力進行行李的人工裝載即可。常見自動分揀模式下的應(yīng)急備份方式為采用雙分揀機進行互相備份。

該分揀模式分揀效率高、運行可靠；柜臺資源利用率及靈活性高，可實現(xiàn)開放式值機；同時可實現(xiàn)中轉(zhuǎn)行李以及早到行李的自動分揀，并能滿足大量的中轉(zhuǎn)旅客量；但設(shè)備集成度高、系統(tǒng)控制復雜、投資高。故該分揀模式僅適用于中大型機場、樞紐型機場。

1.3 直通+自動分揀復合模式

在直通+自動分揀模式中，系統(tǒng)既可通過分揀機進行自動分揀，也可直接輸送至離港轉(zhuǎn)盤。在實際運營中，機場可根據(jù)當前的運營情況，靈活選擇每條始發(fā)線行李的處理方式(二選一)，2種處理方式均可獨立運行，且互為備份。

進入自動分揀路徑的離港行李到達行李房后，經(jīng)由分流器送至分揀機，由分揀機分揀至指定離港設(shè)備；在自動分揀的運營模式下，行李系統(tǒng)可實現(xiàn)柜臺的公共值機功能。該模式適用于基地航空公司及其聯(lián)盟、機場代理航空公司。

進入人工分揀路徑的離港行李，到達行李房后，經(jīng)由分流器直接送至對應(yīng)的離港設(shè)備。該模式適用于不需要公共值機的中小航空公司。

該分揀模式分揀效率高、運行可靠；柜臺資源利用率及靈活性高，可實現(xiàn)開放式值機；同時可實現(xiàn)中轉(zhuǎn)行李以及早到行李的自動分揀。但在該模式下分揀機整體利用率較低，不能將分揀機的作用充分發(fā)揮出來；在航班旺季旅客量劇增或者中轉(zhuǎn)旅客量劇增的情境下，可能會對整個分揀系統(tǒng)造成壓力。故該分揀模式僅適用于中大型機場、非樞紐型機場。

2 翻盤分揀系統(tǒng)介紹

翻盤分揀機是一種常見的分揀機，遵循集中循環(huán)分揀的分揀原則。行李主要通過傳統(tǒng)的帶式輸送機運輸?shù)椒謷^(qū)并導入分揀轉(zhuǎn)盤，行李在木制或塑料托盤上運輸，各個托盤通過鏈條連接，并在封閉系統(tǒng)進行循環(huán)。翻盤分揀機可實現(xiàn)高分揀性并可向大量輸送目的地運輸。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

翻盤分揀機系統(tǒng)包括：引導軌道、托架、傾翻裝置、托盤、導入口、導出口、分揀控制器。分揀機機架配備線性同步電機，用于驅(qū)動小車和各種配電設(shè)備。配電系統(tǒng)包括：控制系統(tǒng)、導入系統(tǒng)、導出系統(tǒng)供電以及監(jiān)控設(shè)備供電。

2.2 工作原理

當行李處于傳送狀態(tài)下，托盤始終保持自鎖并位于水平位置；當行李進行分揀時，托盤解鎖并翻轉(zhuǎn)至傾倒位置，在完成行李傾倒作業(yè)后，托盤復位恢復水平位置。翻盤分揀機的傳送速度最快可達到3 m/s，正常情況下的運行速度為1 ～3 m/s，讀碼裝置設(shè)置在運行軌道上方，通過識別行李在托盤上的位置可單獨控制托盤的傾翻動作，確保將行李更加精確地分揀到正確的目的地，從而降低誤揀率和卡包的情況，改善系統(tǒng)運營。如圖2所示為翻盤分揀機速度矢量三角形。

圖2 翻盤分揀機速度矢量三角形[3]

式中：α為導入口與分揀機的裝載角度，Vi為導入口交叉帶的傳送速度，Vs為翻盤分揀機正常運行下的傳送速度，Vc為在分揀機運行方向上測量的行李相對速度。

2.3 分揀流程

行李標簽可在送入分揀機之前手動掃描，或在分揀機之前或之上通過掃描系統(tǒng)進行自動掃描，以確定分揀目的地。在分揀機上進行掃描，掃描的信息可保存到掃描系統(tǒng)。但在分揀機上無法進行360°掃描，將導致未識別率增加。且無法自動讀取行李標簽的行李將被分揀至人工讀碼站，在人工讀碼站進行人工手動掃描，或進行人工手動輸入分揀目的地，如有必要或重新打印新的行李標簽。

2.4 翻盤分揀機設(shè)計

在翻盤分揀機的設(shè)計包括：分揀機的導入系統(tǒng)（導入口的角度、數(shù)量、位置）；分揀機下游形式（末端設(shè)備形式、數(shù)量、位置）；分揀機的速度（分揀機的運行速度由上游行李流量確定）；分揀機的長度及曲線半徑（與建筑空間條件有關(guān)）；分揀機的水平變化，如：直線、曲線、上升、下降（與建筑空間條件有關(guān)）；根據(jù)不同機場航站樓的行李吞吐量及土建條件，分揀機可設(shè)計為單環(huán)、雙環(huán)、多環(huán)，參考空間大小及凈高可上下布局、左右布局以及內(nèi)外環(huán)布局。

2.5 翻盤分揀機的優(yōu)缺點

分揀技術(shù)需針對每個機場的實際情況以及功能需求進行選擇和設(shè)計，沒有通用的標準。各個分揀技術(shù)的優(yōu)缺點也需根據(jù)具體情況相互權(quán)衡，旨在可用性、可靠性等方面最終完成總體規(guī)劃。

目前，應(yīng)用于機場行李分揀系統(tǒng)主要分為：傳統(tǒng)帶式傳輸系統(tǒng)、翻盤分揀系統(tǒng)、高速小車系統(tǒng)。傳統(tǒng)帶式傳輸系統(tǒng)主要應(yīng)用于直通模式的分揀方式；翻盤分揀系統(tǒng)以及高速小車系統(tǒng)則一般應(yīng)用于自動分揀模式以及直通+自動分揀復合模式。

作為一種典型的自動行李分揀系統(tǒng)，翻盤分揀機能夠處理各種形狀和大小的行李，其高分揀能力足以應(yīng)對增加的乘客人數(shù)和運營行李吞吐量。同時，其靈活性和擴展能力有助于提高行李處理效率，且無需進行大量投資。在需要新建航站樓的機場，傾斜托盤系統(tǒng)將采用靈活的布局設(shè)計，以確保行李大廳空間得到充分利用。

翻盤分揀機的優(yōu)點主要包括：具有高傳送能力；具備高分揀能力及高分揀精確性；便于對行李進行安全追蹤；具有優(yōu)化的導入系統(tǒng)以及不限數(shù)量的分揀目的地；新增導入口僅需較小的改造；維護率和噪音較低；性價比較高；不僅適用于新建的機場航站樓，同時可優(yōu)化集成到現(xiàn)有建筑條件中。

翻盤分揀機的缺點主要包括：翻盤分揀機僅具有分揀的功能，不具備遠距離輸送功能，且進行裝載和卸載作業(yè)需要接口；與早到系統(tǒng)兼容設(shè)計較難；行李最大尺寸受托盤尺寸限制；行李滑落會導致系統(tǒng)故障；行李長帶可能導致卡包；局部故障會導致整個分揀系統(tǒng)中斷。

3 行李處理系統(tǒng)案例分析

以國內(nèi)某機場新建航站樓為例，分析行李處理系統(tǒng)的具體應(yīng)用，并說明在設(shè)計分揀系統(tǒng)的過程中需要考慮的因素。

3.1 系統(tǒng)功能需求分析

該機場位于我國華北經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，定位為國內(nèi)重要的干線機場、區(qū)域型樞紐機場，需滿足國內(nèi)、國際旅客的出行需求。該機場航站樓建設(shè)目標年為2030年，面積約26萬m2；設(shè)計年旅客吞吐量為2 800萬人次，其中國內(nèi)年旅客吞吐量為2 500萬人次，國際年旅客吞吐量為300萬人次；高峰每小時飛機起降架次為70架次，其中國內(nèi)航班60架次，國際10架次；高峰每小時旅客人數(shù)為8 400人次，其中國內(nèi)高峰小時旅客人數(shù)為7 500人次，國際為900人次。

如圖3所示，為該機場航站樓行李處理系統(tǒng)總平面布局圖。該航站樓行李處理系統(tǒng)接受離港、到港、中轉(zhuǎn)的行李。行李處理系統(tǒng)的基本組成包括：始發(fā)行李處理系統(tǒng)、到港行李處理系統(tǒng)、中轉(zhuǎn)行李處理系統(tǒng)、行李分揀系統(tǒng)、早到行李儲存系統(tǒng)、大件行李處理系統(tǒng)、空筐返回系統(tǒng)、交運行李安全檢查系統(tǒng)、應(yīng)急備份系統(tǒng)、信息控制系統(tǒng)、自助值機系統(tǒng)。

圖3 國內(nèi)某機場航站樓行李處理系統(tǒng)總平面布局圖

3.2 分揀模式分析

2 800萬人次的年旅客吞吐量將給航站樓帶來大量的行李流量，高峰小時行李流量為6 000件，其中，國內(nèi)高峰小時行李流量為5 000件，國際高峰小時行李流量為1 000件。為提高行李處理的效率、保證航班正常必須為其配置自動行李分揀系統(tǒng)。直通式分揀效率低，無法對早到及中轉(zhuǎn)行李進行自動分揀，不適用于該項目中。

參考土建專業(yè)提供的建筑條件，行李房位于F1層與F3層之間，扣除結(jié)構(gòu)高度（樓板和梁的高度）及管線的后行李房內(nèi)留給行李的凈高只有約6.5 m，若采用2套翻盤分揀機的全自動分揀模式，凈空高度不能將分揀機上下布置與內(nèi)外環(huán)布置，只能左右布置，不能實現(xiàn)相互備份的功能，故不推薦2套分揀機的方案。

考慮到該機場位于華北經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，雖然定位為區(qū)域樞紐型機場，但前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)中轉(zhuǎn)旅客數(shù)量并不多，經(jīng)多方研討以及對不同機場分析比較分揀方案，根據(jù)現(xiàn)有條件，選擇直通+自動分揀的復合分揀模式。

分揀設(shè)備考慮翻盤分揀機與DCV系統(tǒng)（目的地編碼小車系統(tǒng)和雙帶式高速托盤輸送系統(tǒng)稱為DCV系統(tǒng)）。DCV系統(tǒng)是行李系統(tǒng)發(fā)展的新技術(shù)，適用于遠距離輸送機的行李分揀，但航站樓內(nèi)部建筑條件有限，很難體現(xiàn)出其高速的特性，且投資遠高出預算40%，后期維護成本較高、性價比較低，故不推薦DCV方案。

最終，在該項目中選擇自動分揀+直通的分揀模式，翻盤分揀機作為分揀設(shè)備。在現(xiàn)有條件下，翻盤分揀系統(tǒng)處理能力、處理時間有優(yōu)勢；維護費用較低、維護難度較小、對于人員的技能要求較低；對建筑空間、面積的要求較少；在滿足功能需求的情況下，性價比較高。

3.3 行李處理系統(tǒng)流程

在新建航站樓主樓內(nèi)，行李系統(tǒng)位于航站樓L1～L3層，行李處理系統(tǒng)分布于新建航站樓的各層功能為：國內(nèi)、國際出發(fā)值機大廳位于L3層，行李分揀大廳位于以及國內(nèi)、國際進港提取大廳位于L1層、L2層為行李輸送夾層。

3.3.1 始發(fā)行李處理系統(tǒng)

始發(fā)行李處理系統(tǒng)用于處理離港旅客的交運行李，該系統(tǒng)由：值機島、輸送線、水平分流器、離港轉(zhuǎn)盤、離港滑槽、翻盤分揀系統(tǒng)等組成，起點為值機島柜臺，終點為離港轉(zhuǎn)盤。在值機島交運的始發(fā)行李通過輸送機進行輸送。在值機辦票區(qū)域，始發(fā)輸送線穿越樓板進入到L3層樓板下的設(shè)備夾層。每個值機島的2條輸送線間相互備份，以降低設(shè)備發(fā)生故障時對行李處理系統(tǒng)的影響。在該航站樓方案中，國際行李從離港值機柜臺直接輸送到離港轉(zhuǎn)盤對應(yīng)2個離港轉(zhuǎn)盤；國內(nèi)行李從離港值機柜臺到離港轉(zhuǎn)盤，對應(yīng)12個離港轉(zhuǎn)盤，有2條路徑，行李輸送路徑可由運營部門根據(jù)實際情況自主選擇，2條路徑獨立運行，互為備份。超標準尺寸行李由大件行李處理系統(tǒng)處理。

1）直通路徑 行李從柜臺直接輸送至離港轉(zhuǎn)盤，不經(jīng)過翻盤分揀機分揀；

2）自動分揀路徑 行李從柜臺經(jīng)由帶式輸送機系統(tǒng)和翻盤分揀機到達離港轉(zhuǎn)盤。

3.3.2 行李分揀系統(tǒng)

行李分揀系統(tǒng)位于L1層行李大廳，國內(nèi)為自動+直通的分揀方式，國際為直通分揀。共配置1套翻盤式分揀機、11條導入線以及13個分揀出口。行李分揀系統(tǒng)處理對象為：始發(fā)行李、中轉(zhuǎn)行李以及早到行李。分揀機可將行李分揀到出港轉(zhuǎn)盤、早到儲存系統(tǒng)和人工編碼站。自動分揀模式下，配置RFID自動識別裝置，RFID無法識別的行李進入人工編碼站識別。人工編碼站也無法處理的行李，分揀至垃圾轉(zhuǎn)盤。

國內(nèi)始發(fā)行李采用自動+直通的分揀方式處理，自動分揀路徑與直通分揀路徑為2條相對獨立的路徑，可以根據(jù)運營需求靈活切換，2條路徑互為備份。國際始發(fā)行李采用直通分揀的方式處理，2條直通路徑互為備份。直接中轉(zhuǎn)行李經(jīng)X光安檢機檢查合格后，由中轉(zhuǎn)行李輸送線送至托盤分揀機自動分揀至各個裝卸位置。中轉(zhuǎn)再值機行李經(jīng)人工處理至各個裝卸位置。早到行李經(jīng)系統(tǒng)識別后，由托盤分揀機將其送至早到行李儲存系統(tǒng)存儲。如圖4所示，為直通與自動分揀路徑間的應(yīng)急備份功能。

圖4 直通與自動分揀路徑間應(yīng)急備份示意圖

3.3.3 早到行李儲存系統(tǒng)

該方案為國內(nèi)系統(tǒng)設(shè)置了早到行李儲存系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)運營需求，可接收中轉(zhuǎn)早到行李，也可接收始發(fā)早到行李。受建筑條件限制及節(jié)約投資的考慮，在該方案中，早到行李存儲系統(tǒng)采用在線式存儲方案，而非采用立庫式存儲方式。早到行李經(jīng)系統(tǒng)識別后，由托盤分揀機將其送至早到行李儲存系統(tǒng)，按所屬航班時間或航班號進行儲存；當所屬航班開放后，行李將自動再次送至托盤分揀機，由翻盤分揀機自動分揀到各個裝卸位置。

3.3.4 大件行李處理系統(tǒng)

由于行李處理系統(tǒng)設(shè)備本身的限制，如果將大件行李與標準行李共同進行輸送、安檢、分揀等等，將會大大加劇設(shè)備的投資和運營維護成本，故大件行李將單獨處理。大件行李處理系統(tǒng)包括：始發(fā)大件行李處理、到港大件行李處理、中轉(zhuǎn)大件行李處理。

3.3.5 自助值機系統(tǒng)

本方案采用在傳統(tǒng)值機柜臺間加裝行李自助交運系統(tǒng)的方式，傳統(tǒng)值機與自助交運系統(tǒng)可獨立運行。自助交運系統(tǒng)需得到離港系統(tǒng)支持。選擇人工值機、自助值機兼?zhèn)涞淖灾贿\系統(tǒng)是考慮系統(tǒng)的靈活性，當機場處于離港高峰、資源不足時，可將自助交運系統(tǒng)切換為傳統(tǒng)人工值機柜臺使用；而當自助行李交運方式被更多旅客接受時，也可將更多傳統(tǒng)值機柜臺改為自助交運系統(tǒng)。

4 結(jié)語

行李處理系統(tǒng)是航站樓建設(shè)的核心部分之一，行李處理系統(tǒng)設(shè)計要滿足各類旅客的行李處理需求，在滿足功能要求的前提下，盡最大可能簡化行李流程，選擇性價比高的方案和設(shè)備，盡可能節(jié)省建設(shè)投資和運營費用。行李分揀系統(tǒng)作為行李處理系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，在方案規(guī)劃過程中，要結(jié)合多種因素條件進行設(shè)計，需以機場的定位及其自身特點、旅客吞吐量、國內(nèi)、國際旅客分配比例、中轉(zhuǎn)旅客量等其他重要參數(shù)作為設(shè)計依據(jù)，同時著重考慮系統(tǒng)投資和使用方便性等因素，并結(jié)合土建條件進行設(shè)計。對于2 000萬旅客吞吐量的國內(nèi)大中型機場或者樞紐型機場需采用自動行李分揀系統(tǒng)來處理大量的行李流量，并根據(jù)航站樓內(nèi)部的土建條件以及投資概算選擇符合近遠期規(guī)劃且性價比最高的系統(tǒng)設(shè)備。