施穎東

上海機場建設(shè)指揮部 上海 201207

1 機場概況

目前上海浦東國際機場共有T1、T2兩座航站樓及S1、S2衛(wèi)星廳。其運行模式為：T1與S1相連，供東航作為基地航空公司使用；T2與S2相連，供國航、南航及其他航空公司使用。T1/S1與T2/S2運行相互相對獨立，旅客如需在T1、T2之間進行中轉(zhuǎn)，則需提取行李后，重新從柜臺辦理值機手續(xù)。

機場設(shè)計原年旅客總流量為8 000萬人次。衛(wèi)星廳主要設(shè)計為旅客中轉(zhuǎn)使用；由于衛(wèi)星廳無值機和到港功能，所以T1、T2航站樓承接了衛(wèi)星廳出發(fā)及到達旅客的功能。隨著2019年衛(wèi)星廳正式投入使用，浦東國際機場全年的旅客量達7 609萬人次，已接近設(shè)計流量。

衛(wèi)星廳的建成及投入運行，雖然極大地緩解了近機位緊張的現(xiàn)狀，即解決了旅客流，但T1、S1的行李系統(tǒng)仍相對獨立，行李流僅通過行李拖車完成連接。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)相對獨立，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)效率相對較低。

2）由于涉及多次裝運，造成行李輸送的總耗時較長。

3）由于行李需進行多次判別，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)計值，行李系統(tǒng)的高峰處理量和響應(yīng)時間將成為制約浦東國際機場發(fā)展的瓶頸之一。故在完成衛(wèi)星廳的建設(shè)后，上海浦東國際機場又規(guī)劃了T3航站樓。

浦東機場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)，在未來運行時，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

目前機場行李分揀系統(tǒng)按設(shè)備模式分主要有：皮帶機輸送系統(tǒng)、托盤式分揀機、DCV快速小車系統(tǒng)等。

2.1 皮帶機輸送系統(tǒng)

皮帶輸送系統(tǒng)由長短不一的皮帶組成，搭配機械擺臂、分流器等，可實現(xiàn)簡單的分揀功能。一般為“點對點”輸送模式。在標(biāo)準(zhǔn)行李尺寸、質(zhì)量及驅(qū)動電機制約下，其皮帶短的達1 000～1 200 mm，長的一般可達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視實際需求合理排布，其終端一般是滑槽或轉(zhuǎn)盤，供行李工或到達旅客提取行李。皮帶輸送系統(tǒng)本身并不具備行李識別功能，需加裝360°紅外掃描儀（ATR）進行掃描，同時皮帶機也僅通過光眼具有一定的排隊功能，無法實現(xiàn)追蹤行李。

考慮到標(biāo)準(zhǔn)行李的外形尺寸和質(zhì)量，皮帶輸送機的速度一般不大于2 m/s，否則行李在輸送過程中可能會與皮帶產(chǎn)生相對位移，造成堆疊或卡包，最終損壞行李及皮帶機。同時在值機柜臺，皮帶機的速度一般為0.6 m/s供安檢人員判讀行李及行李收集，所以一條值機島的行李收集皮帶在高峰時段，最多收集18個柜臺的行李即滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)了。在實際運營過程中，由于VIP旅客的存在需單獨設(shè)立柜臺，同時也有部分旅客托運行李時間較長，所以一般都在18個柜臺的基礎(chǔ)上，按實際旅客流量及需求設(shè)立至多不超過22個柜臺。

建設(shè)與經(jīng)濟投資方面，皮帶輸送機應(yīng)用廣泛，各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)齊全，技術(shù)成熟、成本低廉，由于皮帶機只要長度相同，除了爬坡皮帶外，都具有一定的通用性。同時，占地也相較于其他主動傳輸系統(tǒng)小，生產(chǎn)和安裝的難度較低。

使用方面，皮帶輸送機是可靠的點對點傳輸設(shè)備，只要整個系統(tǒng)速度調(diào)配統(tǒng)一，幾乎不會發(fā)生行李掉落的現(xiàn)象，同時針對不規(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、錯位等現(xiàn)象。

維修方面，僅分析需停機維修。皮帶輸送機的易損件包括皮帶、滾筒、軸承、電機等，皮帶損傷主要有劃傷和撕裂及破洞。一般橫向撕裂可修補熔接皮帶，縱向撕裂則需更換皮帶，轉(zhuǎn)彎機和螺旋機還有導(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。電機大部分情況下是變速箱損壞，需按設(shè)計維護時間換油，如損壞，則變速箱或變速箱和電動機一起更換。

維護方面，絕大部分零部件都具備了國產(chǎn)能力，技術(shù)成熟、價格低廉，供貨周期較短。皮帶需定期調(diào)節(jié)松緊，運動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，以免觸點的老化、松動等。

皮帶輸送系統(tǒng)由于其可靠、便捷、便宜的特點，目前大量運用于小型支線型機場以及大中型機場的到達行李系統(tǒng)或作為輔助設(shè)備應(yīng)用在大中型機場的始發(fā)行李系統(tǒng)中。

2.2 托盤式分揀機

托盤式分揀機的核心是自動分揀機，一般行李需通過皮帶機輸送至分揀機，經(jīng)過自動判別后，分揀至分揀機出口，再由皮帶機或其他輸送設(shè)備將行李送達目的地。目前用于機場的托盤式分揀機，單個托盤的長度為1 250 mm，可裝載1件標(biāo)準(zhǔn)行李，并通過布置在分揀機底部的線性電機驅(qū)動，其運行速度為1.9～2.0 m/s，以匹配分揀機出入口皮帶輸送機的速度。同時，一般以水平運輸為主，無爬坡機構(gòu)，這是因為托盤表面較光滑，方便行李在導(dǎo)入口時，通過慣性抵達托盤，并在滑槽出口時，通過傾翻動作，順利滑出分揀機。分揀方式為通過紅外掃描儀對行李進行掃描，理論準(zhǔn)確率可達99.99%。實際上，由于條碼污損、折疊遮蓋或行李錯位等原因，分揀準(zhǔn)確率一般在95%～97%之間，所以對未能識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)濟投資方面，目前成熟的托盤分揀機技術(shù)依然掌握在國外廠商手里，分辨及追蹤行李的精度很高，所以建設(shè)時自動分揀機的投資較高、安裝調(diào)試時間較長。

使用方面，其他終端設(shè)備的使用同皮帶機。自動分揀機在使用時，有個理論分揀率最高效的容量區(qū)間，經(jīng)實際檢驗，小車的裝載行李量約為分揀機小車數(shù)量值的66%。所以在計算高峰小時的行李分揀量應(yīng)以此為依據(jù)之一。同時為了保證行李識別精度，若設(shè)備不處于恒溫、恒濕的環(huán)境中，需考慮熱脹冷縮對小車定位的影響，換季時應(yīng)適當(dāng)調(diào)整分揀機小車鏈的長度。另外，由于需要識別有效標(biāo)簽，必須把中轉(zhuǎn)行李或始發(fā)行李上的無效標(biāo)簽去除，方可提高正確的讀碼率，同時，由于無法做到100%識別成功，系統(tǒng)中必須配備人工編碼站以應(yīng)對未識別行李。

維修方面，傾翻裝置齒輪是一個易損件，這是由于托盤是個承重結(jié)構(gòu)，齒輪需要在傾翻時短時間內(nèi)將至多50 kg的行李傾翻至指定滑槽。另一個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)行傾翻動作，其碳極極易碎裂。但在使用過程中，由于設(shè)置了冗余，95%以上的故障僅需拆除故障件后對小車禁用即可繼續(xù)運行分揀機，對系統(tǒng)正常運行影響有限。

維護方面，機架和軌道內(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為滑動摩擦，所以應(yīng)盡量控制各自的滑動摩擦因數(shù)和初始測試運行時相同，以免定位錯誤造成行李遺失及卡包。

托盤式分揀機目前仍是技術(shù)最成熟的自動分揀系統(tǒng)之一，廣泛應(yīng)用于大中型機場和國際樞紐機場中，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)相對較新，可分為有軌和無軌兩類，有軌DCV小車又可根據(jù)小車是否帶行進動力分為自帶動力的DCV快速小車系統(tǒng)及動力鋪設(shè)在軌道設(shè)備上的DCV小車系統(tǒng)。其分揀過程是通過行李條碼對輸送小車進行綁定，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。其系統(tǒng)行李輸送流程如圖5所示。

建設(shè)與經(jīng)濟投資方面，由于目前僅有幾家國外公司提供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。在未達到系統(tǒng)處理量的最大值時，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)對行李進行全過程的識別追蹤，以目前階段看，還無法做到所有國際、國內(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小車進行綁定，對每一輛小車使用RFID，構(gòu)建RFID網(wǎng)絡(luò)，確保定位識別了小車即定位識別了行李。

維修方面，滾輪為易磨損件，需時常更換，以免損傷整個軌道系統(tǒng)，同時，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)?，以確保整個系統(tǒng)運行不受影響。

維護方面，如小車其上為傾翻裝置或皮帶機，則需對電機、軸承、皮帶等進行正常保養(yǎng)，其上為無動力的托盤，則需確保其表面清潔。軌道及滾輪間應(yīng)定時清潔，確保其磨損程度在正常范圍內(nèi)。RFID等通信模塊上也應(yīng)定時清潔，確保不積塵、不過熱。

DCV快速小車系統(tǒng)發(fā)展迅速，在國際的各大樞紐機場都得到了廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)的北京大興國際機場同樣也采用了該系統(tǒng)。

2.4 分揀機和DCV快速小車組合系統(tǒng)

用分揀機的自動分揀功能，在單個航站樓架設(shè)托盤式分揀機，搭配DCV小車實現(xiàn)遠距離傳輸，連接不同航站樓、衛(wèi)星廳。其特點在于相對于全DCV小車系統(tǒng)，單次建設(shè)成本較低。

同時DCV小車系統(tǒng)在連接不同航站樓或衛(wèi)星廳時可以選擇敷設(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)車道運輸時需避讓航空器造成的擁堵和行李延誤。但由于自動分揀功能的實現(xiàn)依托于托盤式分揀機，其系統(tǒng)內(nèi)DCV小車僅做快速傳輸行李使用，一般不具備或無法具備全程追蹤行李的功能。如果多個航站樓內(nèi)有不同的分揀機由DCV小車共同構(gòu)建起行李系統(tǒng)，不同分揀機有各自獨立的掃描、識別行李的設(shè)備，會造成系統(tǒng)內(nèi)部對行李的多次識別、多次分揀，拉長行李分揀的時間。其一般應(yīng)用于多航站樓的大型機場中，并一般多為通過DCV快速小車串聯(lián)起多個已建設(shè)好的分揀機的擴建/改建機場中。表1為各方案的對比情況。

3 行李系統(tǒng)的建設(shè)及運行建議

3.1 建設(shè)過程中需重視的問題

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)過程中由于無空調(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度，同時模塊化施工，避免大量電氣設(shè)備裸露在外，并且機械設(shè)備應(yīng)在安裝過程中保證運轉(zhuǎn)構(gòu)件被油保護，隔絕水汽，最后應(yīng)及時清潔，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DCV快速小車 分揀機/DCV組合建設(shè)與經(jīng)濟投資方面成本低，難度小成本較高，調(diào)試耗時成本最高，易改造，設(shè)計難 成本高使用方面 無法追蹤行李 自動分揀，局部追蹤自動分揀，全流程追蹤自動分揀，局部追蹤，重復(fù)分揀維修方面滾筒、皮帶、馬達需經(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，托盤式自動分揀機由于精度要求較高，需確保分揀機運行在一個水平面上。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。因此整個調(diào)試過程耗時過長。DCV快速小車系統(tǒng)的建設(shè)難點則在于需合理設(shè)計，提高整個系統(tǒng)的運行效率，減少空載率。

3.2 運行時需重視的事項

T3建設(shè)完投運后將與衛(wèi)星廳連通，在運行過程中不僅需關(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，在運維過程中，應(yīng)針對T3行李系統(tǒng)分散分布的特點，設(shè)置多個、分散的維修點，縮短維修響應(yīng)時間，避免航班延誤。

4 結(jié)語

本文基于上海浦東國際機場T3航站樓的建設(shè)，對行李分揀系統(tǒng)的運營模式進行了探討，通過分析不同的行李分揀系統(tǒng)的優(yōu)、缺點，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)論也可為其他機場的行李分揀系統(tǒng)選型提供參考。