影響機場航站樓行李處理系統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是航站樓建設的核心部分之一，貫穿于航站樓內的主要流程節點，故行李處理系統的設計尤為重要。在行李處理系統中，行李分揀系統又是其中的關鍵部分，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備。此外，行李分揀系統還可對中轉行李以及早到行李進行處理，將其分揀到各自的位置。

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

自動分揀系統具有高效、準確、及時等優勢。對于國內中大型機場以及樞紐型機場，需采用自動行李分揀系統以應對大量的離港及中轉行李流量。翻盤分揀系統作為一種應用成熟的技術，可用于處理標準尺寸范圍內的托運行李，其高速行李分揀能力可應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計，以確保充分利用行李大廳空間。

本文通過引入國內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 行李處理系統分揀模式

如圖1所示，行李處理系統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 行李處理系統分揀模式

1.1 直通模式

直通模式也稱為直通轉盤模式，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盤。直通轉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的離港轉盤，因此，值機柜臺除了能辦理本航班值機托運手續之外，不可辦理其他任何航班值機托運業務。直通模式的應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穩定、可靠、結構簡單、使用方便、投資及維護費用低，但是無法實現開放式值機，柜臺資源配置效率低，無法對中轉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備進行分揀，經過分揀后的行李被送至離港設備。系統采用分揀機進行全自動分揀，分揀機末端可采用滑槽、轉盤或輸送線的形式，每個滑槽、離港轉盤或輸送線對應一個航班。自動分揀模式下，行李由分揀機直接分揀至對應的航班，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，可實現開放式值機；同時可實現中轉行李以及早到行李的自動分揀，并能滿足大量的中轉旅客量；但設備集成度高、系統控制復雜、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，系統既可通過分揀機進行自動分揀，也可直接輸送至離港轉盤。在實際運營中，機場可根據當前的運營情況，靈活選擇每條始發線行李的處理方式(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，經由分流器送至分揀機，由分揀機分揀至指定離港設備；在自動分揀的運營模式下，行李系統可實現柜臺的公共值機功能。該模式適用于基地航空公司及其聯盟、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，經由分流器直接送至對應的離港設備。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，可實現開放式值機；同時可實現中轉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揮出來；在航班旺季旅客量劇增或者中轉旅客量劇增的情境下，可能會對整個分揀系統造成壓力。故該分揀模式僅適用于中大型機場、非樞紐型機場。

2 翻盤分揀系統介紹

翻盤分揀機是一種常見的分揀機，遵循集中循環分揀的分揀原則。行李主要通過傳統的帶式輸送機運輸到分揀區并導入分揀轉盤，行李在木制或塑料托盤上運輸，各個托盤通過鏈條連接，并在封閉系統進行循環。翻盤分揀機可實現高分揀性并可向大量輸送目的地運輸。

2.1 系統結構

翻盤分揀機系統包括：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，用于驅動小車和各種配電設備。配電系統包括：控制系統、導入系統、導出系統供電以及監控設備供電。

2.2 工作原理

當行李處于傳送狀態下，托盤始終保持自鎖并位于水平位置；當行李進行分揀時，托盤解鎖并翻轉至傾倒位置，在完成行李傾倒作業后，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。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 翻盤分揀機設計

在翻盤分揀機的設計包括：分揀機的導入系統（導入口的角度、數量、位置）；分揀機下游形式（末端設備形式、數量、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）；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）；根據不同機場航站樓的行李吞吐量及土建條件，分揀機可設計為單環、雙環、多環，參考空間大小及凈高可上下布局、左右布局以及內外環布局。

2.5 翻盤分揀機的優缺點

分揀技術需針對每個機場的實際情況以及功能需求進行選擇和設計，沒有通用的標準。各個分揀技術的優缺點也需根據具體情況相互權衡，旨在可用性、可靠性等方面最終完成總體規劃。

目前，應用于機場行李分揀系統主要分為：傳統帶式傳輸系統、翻盤分揀系統、高速小車系統。傳統帶式傳輸系統主要應用于直通模式的分揀方式；翻盤分揀系統以及高速小車系統則一般應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，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對增加的乘客人數和運營行李吞吐量。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，傾斜托盤系統將采用靈活的布局設計，以確保行李大廳空間得到充分利用。

翻盤分揀機的優點主要包括：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；具有優化的導入系統以及不限數量的分揀目的地；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，同時可優化集成到現有建筑條件中。

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需要接口；與早到系統兼容設計較難；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中斷。

3 行李處理系統案例分析

以國內某機場新建航站樓為例，分析行李處理系統的具體應用，并說明在設計分揀系統的過程中需要考慮的因素。

3.1 系統功能需求分析

該機場位于我國華北經濟欠發達地區，定位為國內重要的干線機場、區域型樞紐機場，需滿足國內、國際旅客的出行需求。該機場航站樓建設目標年為2030年，面積約26萬m2；設計年旅客吞吐量為2 800萬人次，其中國內年旅客吞吐量為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，其中國內航班60架次，國際10架次；高峰每小時旅客人數為8 400人次，其中國內高峰小時旅客人數為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總平面布局圖。該航站樓行李處理系統接受離港、到港、中轉的行李。行李處理系統的基本組成包括：始發行李處理系統、到港行李處理系統、中轉行李處理系統、行李分揀系統、早到行李儲存系統、大件行李處理系統、空筐返回系統、交運行李安全檢查系統、應急備份系統、信息控制系統、自助值機系統。

圖3 國內某機場航站樓行李處理系統總平面布局圖

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。直通式分揀效率低，無法對早到及中轉行李進行自動分揀，不適用于該項目中。

參考土建專業提供的建筑條件，行李房位于F1層與F3層之間，扣除結構高度（樓板和梁的高度）及管線的后行李房內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外環布置，只能左右布置，不能實現相互備份的功能，故不推薦2套分揀機的方案。

考慮到該機場位于華北經濟欠發達地區，雖然定位為區域樞紐型機場，但前期調研發現中轉旅客數量并不多，經多方研討以及對不同機場分析比較分揀方案，根據現有條件，選擇直通+自動分揀的復合分揀模式。

分揀設備考慮翻盤分揀機與DCV系統（目的地編碼小車系統和雙帶式高速托盤輸送系統稱為DCV系統）。DCV系統是行李系統發展的新技術，適用于遠距離輸送機的行李分揀，但航站樓內部建筑條件有限，很難體現出其高速的特性，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備。在現有條件下，翻盤分揀系統處理能力、處理時間有優勢；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 行李處理系統流程

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

3.3.1 始發行李處理系統

始發行李處理系統用于處理離港旅客的交運行李，該系統由：值機島、輸送線、水平分流器、離港轉盤、離港滑槽、翻盤分揀系統等組成，起點為值機島柜臺，終點為離港轉盤。在值機島交運的始發行李通過輸送機進行輸送。在值機辦票區域，始發輸送線穿越樓板進入到L3層樓板下的設備夾層。每個值機島的2條輸送線間相互備份，以降低設備發生故障時對行李處理系統的影響。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盤對應2個離港轉盤；國內行李從離港值機柜臺到離港轉盤，對應12個離港轉盤，有2條路徑，行李輸送路徑可由運營部門根據實際情況自主選擇，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處理。

1）直通路徑 行李從柜臺直接輸送至離港轉盤，不經過翻盤分揀機分揀；

2）自動分揀路徑 行李從柜臺經由帶式輸送機系統和翻盤分揀機到達離港轉盤。

3.3.2 行李分揀系統

行李分揀系統位于L1層行李大廳，國內為自動+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。行李分揀系統處理對象為：始發行李、中轉行李以及早到行李。分揀機可將行李分揀到出港轉盤、早到儲存系統和人工編碼站。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，分揀至垃圾轉盤。

國內始發行李采用自動+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，可以根據運營需求靈活切換，2條路徑互為備份。國際始發行李采用直通分揀的方式處理，2條直通路徑互為備份。直接中轉行李經X光安檢機檢查合格后，由中轉行李輸送線送至托盤分揀機自動分揀至各個裝卸位置。中轉再值機行李經人工處理至各個裝卸位置。早到行李經系統識別后，由托盤分揀機將其送至早到行李儲存系統存儲。如圖4所示，為直通與自動分揀路徑間的應急備份功能。

圖4 直通與自動分揀路徑間應急備份示意圖

3.3.3 早到行李儲存系統

該方案為國內系統設置了早到行李儲存系統。系統根據運營需求，可接收中轉早到行李，也可接收始發早到行李。受建筑條件限制及節約投資的考慮，在該方案中，早到行李存儲系統采用在線式存儲方案，而非采用立庫式存儲方式。早到行李經系統識別后，由托盤分揀機將其送至早到行李儲存系統，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

由于行李處理系統設備本身的限制，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。大件行李處理系統包括：始發大件行李處理、到港大件行李處理、中轉大件行李處理。

3.3.5 自助值機系統

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

4 結語

行李處理系統是航站樓建設的核心部分之一，行李處理系統設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備，盡可能節省建設投資和運營費用。行李分揀系統作為行李處理系統設計的關鍵，在方案規劃過程中，要結合多種因素條件進行設計，需以機場的定位及其自身特點、旅客吞吐量、國內、國際旅客分配比例、中轉旅客量等其他重要參數作為設計依據，同時著重考慮系統投資和使用方便性等因素，并結合土建條件進行設計。對于2 000萬旅客吞吐量的國內大中型機場或者樞紐型機場需采用自動行李分揀系統來處理大量的行李流量，并根據航站樓內部的土建條件以及投資概算選擇符合近遠期規劃且性價比最高的系統設備。