行李托盤處理系統(tǒng)在機場行李系統(tǒng)中的應用研究

文/羅俊斌 羅伊茜 蘇 武

國際航空運輸協(xié)會（International Air Transport Association，簡稱“IATA”）統(tǒng)計報告預計2034年全球旅客數(shù)量達70億人次，面對日益增長的旅客吞吐量，為提高機場服務質(zhì)量和旅程體驗，有效縮短旅客行李處理時間和降低航空公司運營成本，國際航空運輸協(xié)會推薦采用基于高速行李傳輸和分揀技術(shù)的行李處理系統(tǒng)，以確保及時、安全、高效地完成大量旅客行李遠距離輸送和分揀的需求。

行李托盤處理系統(tǒng)（Baggage Tray System，簡稱“BTS”）屬于國際航空運輸協(xié)會規(guī)范中描述的第二類DCV（Destination Coded Vehicle）系統(tǒng)范疇，以“雙窄帶驅(qū)動方式”的輸送機為輸送載體，將各種不規(guī)則的旅客行李裝載在托盤上，以“托盤”作為標準輸送物料被閉環(huán)輸送系統(tǒng)輸送，應用RFID射頻識別技術(shù)進行100%行李輸送跟蹤、分流（揀）的綜合型行李處理系統(tǒng)。

一、系統(tǒng)組成與功能選擇

行李托盤處理系統(tǒng)在行業(yè)內(nèi)也被稱為“獨立運載系統(tǒng)”（Individual Carrier System，簡稱“ICS”），具有最大輸送速度達10m/s、可靠性高、便于進行早到行李暫存等優(yōu)點，由裝盤、輸送(水平、傾斜、轉(zhuǎn)彎輸送)、分合流(水平分∕合流、垂直分∕合流)、卸盤等四大類功能設備構(gòu)成的閉環(huán)輸送系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、托盤調(diào)度管理系統(tǒng)等組成。

基于“一件行李一個托盤”行李處理原則的行李托盤處理系統(tǒng)相對其它行李處理系統(tǒng)優(yōu)點眾多，符合機場行李處理系統(tǒng)先進性、成熟型和可擴展性的產(chǎn)品特性，極大地拓展了行李處理系統(tǒng)型譜

圖1：裝盤單元

圖2：輸送單元

圖3：分合流單元

圖4： 卸盤單元

1.托盤單元

托盤單元是行李托盤處理系統(tǒng)中旅客行李的裝載容器，由耐磨和耐沖擊的特殊塑料材質(zhì)制成，其自身不帶任何動力裝置，具有可進行堆垛儲存、可直接進入安檢設備實現(xiàn)在線安檢作業(yè)等特性。在每個托盤單元都安裝有一個包括托盤單元ID號等信息的可更換的RFID射頻識別標簽，智能控制系統(tǒng)通過托盤單元ID號對系統(tǒng)中行李的實時位置和通過的路由情況進行100%跟蹤。托盤單元常用規(guī)格尺寸有1200×850×240、1350×1000×200、1680×1225×350（mm）等三種規(guī)格。

2.裝盤單元

行李裝盤單元根據(jù)行李與托盤單元相對位置不同，分為頂部裝載單元和側(cè)面裝載單元，在行李裝載過程中通過將旅客行李的IATA條碼和托盤單元ID號進行匹配、綁定，整個系統(tǒng)采用托盤單元ID號對旅客行李進行跟蹤。其中：頂部裝載單元裝載能力1800件/小時；側(cè)面裝載單元裝載能力90件/小時，如圖1。

3.輸送單元

輸送單元是行李托盤處理系統(tǒng)中最基礎的單元，分為水平輸送模塊、傾斜輸送模塊、轉(zhuǎn)彎輸送模塊等，如圖2。適用于上坡/下坡輸送、高速傳輸、巷道式存儲系統(tǒng)場合。其中：水平直線輸送的速度為0.75m/s～10m/s、單臺設備長度為1500mm～30000mm；傾斜輸送的速度為0.75m/s～1.0m/s、爬坡角度達15°；水平轉(zhuǎn)彎輸送的速度為0.75m/s～2.5m/s、中心轉(zhuǎn)彎半徑通常為2200mm和2550mm。

4.分合流單元

分流合流單元分為水平分流/合流單元模塊、垂直分流/合流單元模塊等兩類，如圖3。其中：水平合流單元模塊用于空托盤、實托盤（即：行李和托盤組合體）由一條支線水平合流到一條主線上的場合；水平分流單元模塊用于空托盤、實托盤由一條主線水平分流到一條支線上的場合；垂直分流/合流單元模塊用于空托盤、實托盤在兩條垂直安裝的線路上可以交叉/交匯輸送的場合。

水平分流單元處理能力1800件/小時；水平合流單元處理能力1800件/小時；水平90°換向單元處理能力900件/小時；垂直分流單元處理能力1800件/小時；垂直合流單元處理能力1800件/小時。

5.卸盤單元

卸盤單元是通過傾翻托盤的方式將行李與托盤分離，由一套或多套相互獨立的翻轉(zhuǎn)裝置、托盤輸送裝置和機架等組成，如圖4。其通行能力達3000件/小時，根據(jù)其控制策略不同分為靜態(tài)卸盤、半動態(tài)卸盤和動態(tài)卸盤三類；靜態(tài)卸盤過程中托盤停止在托盤輸送裝置上不運動，半動態(tài)卸盤和動態(tài)卸盤過程中托盤仍處于向前輸送狀態(tài)。其中：靜態(tài)卸盤單元處理能力1200件/小時、半動態(tài)卸盤單元處理能力1500件/小時、動態(tài)卸盤單元處理能力1800件/小時。

6.空托盤碼分單元

空托盤碼分單元根據(jù)系統(tǒng)布局的位置不同可分別作為疊式存儲器或托盤單元分離裝置使用；由一套窄帶輸送裝置、一套升降型碼分裝置、機架等組成，用于均衡和存儲系統(tǒng)內(nèi)運行的空托盤。通常，空托盤碼分單元放入碼垛能力1200盤/小時、拆垛能力1200盤/小時，如圖5。

二、早到行李存儲模式選擇

根據(jù)機場土建情況、用戶系統(tǒng)需求等不同，進行早到行李存儲規(guī)劃設計時有“輸送機巷道”、“堆垛機 + 貨架”、“穿梭車 + 貨架”等三類存儲模式可供選擇，如圖6。

通常“堆垛機 + 貨架”和“穿梭車 +貨架”模式用于處理3000件以上的早到行李存儲場合。“輸送機巷道”存儲模式沿用傳統(tǒng)行李處理系統(tǒng)早到行李存儲理念，采用若干輸送機組成單入單出的行李存儲巷道，該存儲模式只能采用基于航班或時區(qū)邏輯分組、應用動態(tài)回路方式存儲托盤/早到行李，其空間利用率通常為50%～85%。

“堆垛機 + 貨架” 存儲模式應用“隨機存取”的物流倉庫存儲技術(shù)，通過配置在巷道末端的存取貨固定站臺放置空托盤/早到行李，堆垛機在貨架間的巷道中高速水平移動、堆垛機取貨裝置垂直移動和取貨動作相結(jié)合的模式將托盤/早到行李存儲在貨架上或取回；該存儲模式無須循環(huán)就可在任何時間單獨取回任意一件行李，其空間利用率超過97%。

圖5： 空托盤碼分單元

圖6： 早到行李存儲模式示意

“穿梭車+貨架” 存儲模式是應用“垂直提升和水平轉(zhuǎn)運分離”技術(shù)，采用“升降機+穿梭車”替代堆垛機，升降機垂直提升托盤/早到行李進出各存儲層，穿梭車在同一存儲層運送存儲托盤/行李，穿梭車提供更可靠的冗余功能；該存儲模式具有比“堆垛機+貨架”模式更好的可靠性和優(yōu)勢。

三、控制系統(tǒng)規(guī)劃設計

行李托盤處理系統(tǒng)控制系統(tǒng)規(guī)劃設計時宜采用“層級式+高度模塊化”的設計理念，從而方便后期對控制系統(tǒng)的擴容升級。大規(guī)模分布式控制系統(tǒng)是行李處理托盤系統(tǒng)各個子系統(tǒng)之間有機聯(lián)系的橋梁，包含諸多檢測單元、執(zhí)行單元、驅(qū)動單元、PLC控制單元及總線網(wǎng)絡系統(tǒng)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)等，用方便、靈活、可靠的硬件和軟件模塊進行組合設計，以適應各個子系統(tǒng)不同特點的控制要求和管理要求。一方面，底層設備控制系統(tǒng)可向上位監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送現(xiàn)場行李處理信息、接受控制信息；另一方面，上位監(jiān)控系統(tǒng)又可向下發(fā)布系統(tǒng)控制信息、采集現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)進行多種綜合處理，保證行李處理托盤系統(tǒng)高效、快捷、安全、可靠的運行。

四、結(jié)束語

文章通過對行李托盤處理系統(tǒng)的組成、行李存儲模式、控制系統(tǒng)規(guī)劃設計等方面進行論述，通過論述可知基于“一件行李一個托盤”行李處理原則的行李托盤處理系統(tǒng)相對其它行李處理系統(tǒng)優(yōu)點眾多，符合機場行李處理系統(tǒng)先進性、成熟型和可擴展性的產(chǎn)品特性，極大地拓展了行李處理系統(tǒng)型譜。目前，行李托盤處理系統(tǒng)已在北京首都國際機場、廣州白云國際機場、迪拜國際機場等國內(nèi)外機場項目中實現(xiàn)了應用。