浦東國際機場T3行李分揀系統運行模式研究

施穎東

上海機場建設指揮部 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，則需提取行李后，重新從柜臺辦理值機手續。

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

衛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狀，即解決了旅客流，但T1、S1的行李系統仍相對獨立，行李流僅通過行李拖車完成連接。目前行李系統存在的問題主要體現在以下幾方面：

1）各樓間行李系統相對獨立，信息數據雖然已經共享，但物理層面并未構成整體，系統效率相對較低。

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，且系統較為松散，系統總處理量較小，并很難提升。

隨著中轉航班及總航班量的上升，旅客量接近設計值，行李系統的高峰處理量和響應時間將成為制約浦東國際機場發展的瓶頸之一。故在完成衛星廳的建設后，上海浦東國際機場又規劃了T3航站樓。

浦東機場T3航站樓位于衛星廳南端，建成后將構成T1/T2—S1/S2—T3的結構，在未來運行時，T3也將和衛星廳S1/S2組合使用。T3航站樓地理位置如圖1所示，航站樓結構剖面如圖2所示。航站樓的總體方案依據航空公司提出的“分散、分區布局”，留給行李系統的行李房空間較 分散。

2 行李分揀系統的分類及特點

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

2.1 皮帶機輸送系統

皮帶輸送系統由長短不一的皮帶組成，搭配機械擺臂、分流器等，可實現簡單的分揀功能。一般為“點對點”輸送模式。在標準行李尺寸、質量及驅動電機制約下，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。其系統行李輸送流程如圖3所示。

皮帶輸送系統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盤，供行李工或到達旅客提取行李。皮帶輸送系統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，無法實現追蹤行李。

考慮到標準行李的外形尺寸和質量，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荷運轉了。在實際運營過程中，由于VIP旅客的存在需單獨設立柜臺，同時也有部分旅客托運行李時間較長，所以一般都在18個柜臺的基礎上，按實際旅客流量及需求設立至多不超過22個柜臺。

建設與經濟投資方面，皮帶輸送機應用廣泛，各行業標準齊全，技術成熟、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小，生產和安裝的難度較低。

使用方面，皮帶輸送機是可靠的點對點傳輸設備，只要整個系統速度調配統一，幾乎不會發生行李掉落的現象，同時針對不規則行李等非常規行李，需配置標準尺寸的行李托盤，可大幅減少卡包、翻滾、錯位等現象。

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，轉彎機和螺旋機還有導輪或導條需要更換。滾筒損壞90%以上是軸的磨損，一般需直接更換滾筒。軸承發現異響后需更換，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能力，技術成熟、價格低廉，供貨周期較短。皮帶需定期調節松緊，運動部件需定期加油或換油。電器控制設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或作為輔助設備應用在大中型機場的始發行李系統中。

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件標準行李，并通過布置在分揀機底部的線性電機驅動，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，這是因為托盤表面較光滑，方便行李在導入口時，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。其系統行李輸送流程如圖4所示。

建設與經濟投資方面，目前成熟的托盤分揀機技術依然掌握在國外廠商手里，分辨及追蹤行李的精度很高，所以建設時自動分揀機的投資較高、安裝調試時間較長。

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

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構，齒輪需要在傾翻時短時間內將至多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，其在導軌中接觸的電供小車執行傾翻動作，其碳極極易碎裂。但在使用過程中，由于設置了冗余，95%以上的故障僅需拆除故障件后對小車禁用即可繼續運行分揀機，對系統正常運行影響有限。

維護方面，機架和軌道內的清潔至關重要，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，所以應盡量控制各自的滑動摩擦因數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最成熟的自動分揀系統之一，廣泛應用于大中型機場和國際樞紐機場中，構成行李系統的核心。

2.3 DCV快速小車

DCV快速小車技術相對較新，可分為有軌和無軌兩類，有軌DCV小車又可根據小車是否帶行進動力分為自帶動力的DCV快速小車系統及動力鋪設在軌道設備上的DCV小車系統。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，結合目前的RFID電子標簽技術，可實現全程追蹤輸送軌跡，準確率為100%，追蹤精度按RFID定位算法及RFID信號發射器布置的密度、位置不同而不同，一般誤差在毫米-厘米級。其系統行李輸送流程如圖5所示。

建設與經濟投資方面，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，系統如增設行李入口/出口僅需增加相應軌道即可。在未達到系統處理量的最大值時，若要提升系統處理行李能力，增加小車數量即可。

使用方面，應結合RFID電子標簽技術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、國內航空公司共同使用RFID，因此應將行李的紙質標簽條碼信息和DCV小車進行綁定，對每一輛小車使用RFID，構建RFID網絡，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，同時，應設置合理數量、區域的維修暫停區域供損壞的小車駛入，以確保整個系統運行不受影響。

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，其上為無動力的托盤，則需確保其表面清潔。軌道及滾輪間應定時清潔，確保其磨損程度在正常范圍內。RFID等通信模塊上也應定時清潔，確保不積塵、不過熱。

DCV快速小車系統發展迅速，在國際的各大樞紐機場都得到了廣泛的應用，國內的北京大興國際機場同樣也采用了該系統。

2.4 分揀機和DCV快速小車組合系統

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

同時DCV小車系統在連接不同航站樓或衛星廳時可以選擇敷設在地下，不影響地面交通，避免了行李由行李拖車在服務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依托于托盤式分揀機，其系統內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。如果多個航站樓內有不同的分揀機由DCV小車共同構建起行李系統，不同分揀機有各自獨立的掃描、識別行李的設備，會造成系統內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快速小車串聯起多個已建設好的分揀機的擴建/改建機場中。表1為各方案的對比情況。

3 行李系統的建設及運行建議

3.1 建設過程中需重視的問題

大多行李系統都處于地下或半地下的環境中，在建設過程中由于無空調或通風設備的支持，非常容易導致設備在空間內因晝夜溫差結露，所以需要采取合理的施工進度，同時模塊化施工，避免大量電氣設備裸露在外，并且機械設備應在安裝過程中保證運轉構件被油保護，隔絕水汽，最后應及時清潔，減少行李大空間的浮塵數量，減少結露。

行李系統模式 皮帶輸送系統 托盤式分揀機DCV快速小車 分揀機/DCV組合建設與經濟投資方面成本低，難度小成本較高，調試耗時成本最高，易改造，設計難 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，重復分揀維修方面滾筒、皮帶、馬達需經常維修齒輪、傾翻裝置、集電極需經常維修滾輪等易磨損件需經常維修齒輪、傾翻裝置、集電極；滾輪等易磨損件需經常維修維護方面 定期加油、清潔定期清潔、調整定位定期清潔、檢查通訊模塊定期清潔、調整定位；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試階段，尤其是小車定位調試階段，極為關鍵。因此整個調試過程耗時過長。DCV快速小車系統的建設難點則在于需合理設計，提高整個系統的運行效率，減少空載率。

3.2 運行時需重視的事項

T3建設完投運后將與衛星廳連通，在運行過程中不僅需關注正常行李的服務質量，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，應針對T3行李系統分散分布的特點，設置多個、分散的維修點，縮短維修響應時間，避免航班延誤。

4 結語

本文基于上海浦東國際機場T3航站樓的建設，對行李分揀系統的運營模式進行了探討，通過分析不同的行李分揀系統的優、缺點，為最終的系統選擇提供了決策依據。所得到的相關結論也可為其他機場的行李分揀系統選型提供參考。