智慧機(jī)場背景下的ICS 獨(dú)立運(yùn)載行李處理系統(tǒng)

傅 愉

（民航機(jī)場成都電子工程設(shè)計(jì)公司上海分公司，上海 201306）

1 航空旅客行李運(yùn)輸發(fā)展背景和新要求

IATA（International Air Transport Association，國際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)）預(yù)計(jì)在新冠疫情結(jié)束后，全球機(jī)場旅客吞吐量將迅速恢復(fù)和增長。近年來，IATA 推薦采用“行李高速傳輸和分揀技術(shù)”的行李處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)減少旅客行李處理時(shí)間和降低航司日常運(yùn)營成本，同時(shí)也能很好地滿足國內(nèi)外大型樞紐機(jī)場旅客行李超遠(yuǎn)距離輸送、分揀的需求[1]。例如，從航站樓A 輸送到航站樓B。IATA 的第753 號(hào)決議規(guī)定，航空公司應(yīng)該在旅客行李托運(yùn)、安檢、傳輸、存儲(chǔ)、裝機(jī)、卸載、提取等各個(gè)環(huán)節(jié)追蹤行李，還應(yīng)該將追蹤到的旅客行李信息進(jìn)行共享，滿足通用的數(shù)據(jù)交換要求，從而方便旅客、聯(lián)運(yùn)航空公司、第三方平臺(tái)等對行李數(shù)據(jù)的獲取和利用。

根據(jù)中國民航局2020 年公開發(fā)布的《推動(dòng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)促進(jìn)民航高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施意見》和《五年行動(dòng)方案》，將充分利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，重點(diǎn)建設(shè)運(yùn)行更高效、更智能、更綠色的民航新基建設(shè)施，其中先進(jìn)的旅客行李處理系統(tǒng)（Baggage Handling System，HBS）就是其重點(diǎn)鼓勵(lì)推進(jìn)的建設(shè)項(xiàng)目之一。通過打造先進(jìn)的旅客行李處理系統(tǒng)，可以更加方便地實(shí)現(xiàn)IATA 規(guī)定的旅客行李全流程追蹤的功能。

2 機(jī)場行李獨(dú)立運(yùn)載系統(tǒng)

2.1 行李處理系統(tǒng)分類

機(jī)場行李自動(dòng)處理系統(tǒng)是一套對旅客托運(yùn)行李進(jìn)行稱重接收、安檢跟蹤、快速輸送、自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)分揀及信息處理的自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備、PLC 控制設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、信息系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等組成。

根據(jù)IATA 發(fā)布的機(jī)場開發(fā)手冊中的旅客行李處理設(shè)備章節(jié)，行李處理系統(tǒng)分為三類：第一類適用于高峰小時(shí)旅客行李數(shù)量不大于999 件/h 的情況，一般在支線機(jī)場使用，該類行李處理系統(tǒng)廣泛使用人工分揀；第二類適用于高峰小時(shí)旅客行李數(shù)量在1000～4999 件的情況，在國內(nèi)的中型和一般的大型機(jī)場使用，IATA 手冊建議這類機(jī)場應(yīng)該考慮自動(dòng)分揀系統(tǒng)，可以優(yōu)先選擇翻盤式分揀機(jī)，也可以根據(jù)實(shí)際情況選擇選擇I 型DCV（Destination Coded Vehicle，目的地編碼小車）系統(tǒng)。第三類適用于高峰小時(shí)旅客行李流量大于等于5000 件/h 的情況，IATA 手冊建議使用翻盤分揀機(jī)或II 型DCV 系統(tǒng)。

2.2 獨(dú)立運(yùn)載系統(tǒng)（ICS）

根據(jù)IATA 發(fā)布的機(jī)場開發(fā)手冊中的旅客行李處理設(shè)備章節(jié)，ICS（Individual Carrier System，獨(dú)立運(yùn)載系統(tǒng)）屬于其中描述的II 型DCV 系統(tǒng)范疇，其可以很好滿足大型樞紐機(jī)場中大量的旅客行李的傳輸和分揀的需求，屬于運(yùn)行自動(dòng)化很高的行李處理系統(tǒng)。

在ICS 系統(tǒng)中，獨(dú)立運(yùn)載小車通過輸送機(jī)上兩側(cè)的雙窄帶的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)其前進(jìn)，也有的獨(dú)立運(yùn)載小車通過自動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)獲得動(dòng)力源。規(guī)格不同的旅客行李被裝載在規(guī)格統(tǒng)一的獨(dú)立運(yùn)載小車/托盤上，系統(tǒng)以“運(yùn)載小車”或“托盤”為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的傳輸“物件”，進(jìn)行傳輸和分揀等處理，這不僅方便自動(dòng)化操作，也有利于保護(hù)旅客行李。

2.2.1 組成和工作流程

ICS 系統(tǒng)主要由閉環(huán)輸送系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)（底層控制、高層控制）等組成，其中，閉環(huán)輸送系統(tǒng)一般由水平輸送設(shè)備、傾斜輸送設(shè)備、轉(zhuǎn)彎輸送設(shè)備、水平分/合流器、垂直分/合流器、分揀卸載設(shè)備等四大類功能設(shè)備構(gòu)成[2]；智能控制系統(tǒng)具體設(shè)備主要包括放置在控制機(jī)房的功能服務(wù)器（如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、分揀服務(wù)器、SCADA 服務(wù)器、測試服務(wù)器等），以及放置在現(xiàn)場不同功能單元的工作站（如信息系統(tǒng)監(jiān)控工作站、SCADA 監(jiān)控工作站、行李處理廳查詢工作站、行李安檢工作站、人工編碼工作站等）、存儲(chǔ)設(shè)備（本地硬盤、云存儲(chǔ)設(shè)備）、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（考慮行李分揀大廳的環(huán)境，一般為工業(yè)級(jí)交換機(jī)）、PLC 控制設(shè)備以及相應(yīng)軟件等（圖1）。

圖1 智能控制系統(tǒng)的基本物理組成單元

為了便于對其工作流程進(jìn)行介紹，可將其物理設(shè)備進(jìn)一步切分成：和值機(jī)柜臺(tái)、自助值機(jī)設(shè)備相連的行李前端多級(jí)導(dǎo)入單元，快速運(yùn)輸行李到后場的高速運(yùn)輸單元、自動(dòng)識(shí)別行李條碼失敗后需要人工輔助處理的人工補(bǔ)碼單元，在后場集中進(jìn)行行李安檢的安檢單元，存儲(chǔ)、發(fā)送、回收空筐的空筐存儲(chǔ)單元，存放旅客提前交運(yùn)行李的早到存儲(chǔ)單元和最關(guān)鍵的、對旅客行李進(jìn)行快速分揀以便行李快速裝載出港的分揀卸載單元（圖2）。

圖2 工作流程示意

第一步：旅客行李導(dǎo)入。旅客辦理登機(jī)手續(xù)和行李托運(yùn)時(shí)，行李在人工柜臺(tái)或自動(dòng)值機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)安全檢查（國內(nèi)機(jī)場一般為雙通道X 光機(jī)）后，再由普通皮帶輸送線送到附近的行李導(dǎo)入單元進(jìn)行裝載。行李導(dǎo)入單元一般分成多級(jí)或者多段進(jìn)行，以便于行李按照固定的間距進(jìn)行輸送并按前后順序裝入到獨(dú)立運(yùn)載小車上，避免行李導(dǎo)入前堵塞。行李有兩種方式裝入到運(yùn)載小車：一是在進(jìn)行人工綁定后由側(cè)面裝載單元導(dǎo)入到運(yùn)載小車中，另一個(gè)是通過自動(dòng)條碼識(shí)別，由傳輸設(shè)備從頂部導(dǎo)入運(yùn)載小車。

第二步：行李條碼和運(yùn)載小車綁定并開始在后場傳輸。行李通過值機(jī)柜臺(tái)進(jìn)入導(dǎo)入單元的過程中，系統(tǒng)會(huì)通過讀碼器讀取行李條碼信息和小車識(shí)別碼信息，行李進(jìn)入運(yùn)載小車后，行李條碼與小車識(shí)別碼兩種會(huì)進(jìn)行自動(dòng)捆綁；若自動(dòng)綁定失敗，行李將會(huì)被運(yùn)載小車轉(zhuǎn)運(yùn)分流到人工補(bǔ)碼站（單元）進(jìn)行人工掃描綁定，這種情況的發(fā)生概率一般低于1%。

第三步：行李集中安檢。對于有安檢需求的行李，如中轉(zhuǎn)行李、可疑行李等，通過讀碼器等的識(shí)別，系統(tǒng)會(huì)將相應(yīng)的獨(dú)立運(yùn)載小車分流到后場集中安檢的旁路上，在該旁路上一般安裝有高速CT 安檢機(jī)。行李安檢完畢后，合格的行李將會(huì)被運(yùn)載小車返回到主線上繼續(xù)運(yùn)輸，而需要進(jìn)一步安檢的行李將被送往人工開包工作站（單元）。

第四步：行李高速運(yùn)輸。被確定安全的行李將通過高速運(yùn)輸單元傳輸?shù)胶秸緲堑恼酒簩与x港大廳、早到存儲(chǔ)庫，甚至登機(jī)口。運(yùn)輸速度最高達(dá)到7～10 m/s，可以確保行李及時(shí)準(zhǔn)確裝機(jī)離港。

第五步：行李集中存儲(chǔ)。根據(jù)不同航班的值機(jī)開放時(shí)間，例如提前2 h 值機(jī)，旅客提前交運(yùn)的行李將會(huì)被運(yùn)載小車運(yùn)輸?shù)皆绲脚月?，并且進(jìn)行存儲(chǔ)ICS 系統(tǒng)根據(jù)早到行李系統(tǒng)存放需求、以及航站樓的建筑空間等要求，存儲(chǔ)方式一般可以分為：立體庫行李存儲(chǔ)和巷道式的行李儲(chǔ)存。前者占用建筑面積較少，屬于靜態(tài)存儲(chǔ)，但是進(jìn)出入庫時(shí)間相對更長；后者占用建筑面積更多，屬于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)，行李的進(jìn)出時(shí)間相對更短。

第六步：行李分揀裝機(jī)出港。根據(jù)航班起飛時(shí)刻，需要按照規(guī)定的提前時(shí)間，把早到行李或者剛交運(yùn)的行李傳輸、分揀到出港轉(zhuǎn)盤或者滑槽，人工把分揀好的行李裝載到對應(yīng)航班的行李拖車上，行李拖車將行李運(yùn)輸?shù)斤w機(jī)貨艙旁。

2.2.2 技術(shù)特點(diǎn)

（1）可擴(kuò)展性好。在航站樓建筑空間允許的情況下，翻盤式分揀機(jī)方案擴(kuò)容較難，ICS 獨(dú)立運(yùn)載系統(tǒng)擴(kuò)容較方便，一般通過增加子系統(tǒng)或者增加線路的長度來進(jìn)行擴(kuò)容。

（2）分揀方式更可靠、更省電。ICS 獨(dú)立運(yùn)載系統(tǒng)一般采用多條分揀環(huán)路執(zhí)行分揀，這樣可以提高設(shè)備工作的冗余度。一般單條環(huán)路的處理能力為2000～3000 件/h，每個(gè)環(huán)路可有多條回路組成，當(dāng)旅客交運(yùn)行李數(shù)量較少時(shí)，只需啟動(dòng)部分回路進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，從而節(jié)省電力和設(shè)備運(yùn)行時(shí)間。而對于傳統(tǒng)的翻盤式分揀機(jī)，不論行李處理系統(tǒng)中導(dǎo)入的行李數(shù)量是多少，都需整條分揀環(huán)路進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)[3]。

（3）行李處理時(shí)間更少。傳統(tǒng)的行李系統(tǒng)一般是由前部的皮帶輸送機(jī)和后場的翻盤分揀機(jī)等組成，系統(tǒng)中皮帶式輸送機(jī)和翻盤分揀機(jī)運(yùn)行速度一般小于2 m/s。而ICS 獨(dú)立運(yùn)載系統(tǒng)采用的雙窄帶輸送機(jī)運(yùn)輸，或者自帶高效驅(qū)動(dòng)小功率電機(jī)，運(yùn)行速度可以達(dá)到10 m/s。因此ICS 獨(dú)立運(yùn)載系統(tǒng)輸送速度高，處理時(shí)間更少，在長距離輸送場景下，ICS 可以發(fā)揮處理時(shí)間上的優(yōu)勢，以確保在飛機(jī)起飛前，最后一件旅客交運(yùn)行李能夠按時(shí)裝運(yùn)到飛機(jī)上[4]。

（4）建造成本相對更高，但有下降趨勢。等同功能、性能要求下，ICS 系統(tǒng)建設(shè)成本更高。從匯率、國內(nèi)外供應(yīng)商數(shù)量、備件的議價(jià)能力等方面，ICS 獨(dú)立運(yùn)載系統(tǒng)的造價(jià)一般要比傳統(tǒng)的翻盤式分揀機(jī)行李處理系統(tǒng)高出25%～40%。

（5）綜合考慮運(yùn)維保障成本，其總成本更低。根據(jù)相關(guān)資料，結(jié)合初期建造成本，再考慮維護(hù)人員成本、設(shè)備耗電量、備件消耗等方面情況，ICS 獨(dú)立運(yùn)載系統(tǒng)綜合成本更低（包含機(jī)場、航空公司、安檢部門承擔(dān)的所有成本）。

（6）ICS 獨(dú)立運(yùn)載系統(tǒng)代表了行李處理系統(tǒng)的發(fā)展方向，其行李處理效率更高、處理過程更智能、更綠色。

2.3 ICS 或DCV 的應(yīng)用情況

作為先進(jìn)的行李全自動(dòng)化處理系統(tǒng)，ICS 獨(dú)立運(yùn)載系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用在全球眾多大型國際機(jī)場中，尤其適合遠(yuǎn)距離輸送，包括北京T3 航站樓、首爾仁川國際機(jī)場、希思羅國際機(jī)場、新加坡樟宜機(jī)場、廣州白云機(jī)場T2、海口美蘭T2、深圳機(jī)場衛(wèi)星廳和T3 改造、成都天府機(jī)場以及西安咸陽國際機(jī)場T5 等。

3 結(jié)束語

本文主要介紹ICS 獨(dú)立運(yùn)載系統(tǒng)的組成、工作流程以及該系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，相對傳統(tǒng)的“皮帶+翻盤式分揀機(jī)”行李處理系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)眾多，可以理論上實(shí)現(xiàn)行李的100%全程跟蹤和實(shí)時(shí)追溯。目前國內(nèi)外只有少數(shù)幾家提供較為成熟的ICS 獨(dú)立運(yùn)載系統(tǒng)產(chǎn)品，但是在國內(nèi)國際雙循環(huán)戰(zhàn)略下、科研能力和技術(shù)不斷成熟的條件下，市場的充分競爭將使得ICS 產(chǎn)品和維修備件價(jià)格進(jìn)一步降低，從而使得獨(dú)立運(yùn)載系統(tǒng)更容易得到用戶的最終青睞。作為新一代的獨(dú)立運(yùn)載行李處理系統(tǒng)，ICS 使行李處理更智能，實(shí)現(xiàn)綠色運(yùn)行和低成本運(yùn)營保障的目標(biāo)，RFID 自動(dòng)跟蹤技術(shù)使其具備非常高的效率與準(zhǔn)確性，符合綠色機(jī)場、智慧機(jī)場內(nèi)在建設(shè)要求。