行李处理系统分拣末端形式对比分析

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摘要：行李系统分拣末端形式与行李处理大厅的建筑空间、结构柱网、行李分拣效率、行李拖车交通组织和运行方式等都有关系。本文从基本特征、典型布局和交通组织及运行方式等方面详细对比分析了滑槽、装载线和转盘3种常见分拣末端的特点及差异，并且介绍了批量装载和机械臂装载的新型末端形式，为行李系统建设方和设计方提供参考。

关键词：行李处理系统；分拣末端；滑槽；装载线；转盘；批量装载；机械臂

作者：刘琳琳李鸣

北京艾福罗杰工程咨询有限公司

一

引言

行李处理系统（Baggage Handling System，BHS）是航站楼运营的重要组成部分之一，其运行的效率和品质直接影响到旅客的出行体验。设计和运行良好的行李处理系统可以按时保质完成行李的输送、分拣、装车、装机等子流程。行李分拣末端形式直接影响到分拣系统的分拣效率、行李拖车的停靠方式、行李处理大厅的交通组织等，对整个行李处理流程有很大的影响。

行李处理系统方案的核心之一是分拣技术的选择，目前国内外常见的分拣技术有人工分拣、翻盘分拣机（Tilt Tray Sorter，TTS）自动分拣、交叉带分拣机自动分拣、独立小车ICS自动分拣[1]、AGV（Automated Guided Vehicle）小车自动分拣等。行李处理系统领域的研究重点和技术发展方向主要集中于分拣技术方面，然而行李处理系统的设计往往受制于建筑空间，同时也涉及机械、电气、高低端控制等各个专业。在行李系统设计的实践中，除分拣技术的选择之外，分拣末端设备类型的选择往往也是困扰行李系统建设运行方和设计方的一个主要因素之一，而此方面的分析研究却相对比较欠缺。

常见的行李处理系统分拣末端设备类型主要有滑槽（Chute）、装载线（Lateral）和转盘（Carousel）。王朋鹤[2]在文中描述了这3种分拣末端设备的主要形式，并分析了其主要特点，但并未就其典型布局、交通组织及运行方式等差异展开详细论述。本文拟从这几个方面对行李处理系统分拣末端形式展开比较详细深入的对比分析，并且介绍其他较为新型的分拣末端形式和特点，为行李系统建设运行方和设计方提供参考。

图1 常见分拣末端形式

二

常见分拣末端形式

行李处理系统常见的分拣末端形式有3种，如图1所示从左至右分别为滑槽、装载线和转盘形式。图1的中间部分为设计模型示例，下部分照片为不同项目现场的应用示例。

这3种分拣末端形式在国内、外机场中均有广泛的应用，例如：武汉天河国际机场T3航站楼、南昌昌北国际机场T2航站楼、海口美兰国际机场T2航站楼行李系统分拣末端均采用滑槽形式；北京首都国际机场T2航站楼、深圳宝安国际机场T3航站楼均采用装载线形式；北京首都国际机场T3航站楼、北京大兴国际机场均采用转盘形式。

这3种分拣末端也可以混合使用，例如，北京首都国际机场T2航站楼行李系统将部分装载线拆除后改造为转盘，增加运行的灵活性。

图2 单分拣机配置滑槽示意图（局部）

图3 双分拣机配置滑槽示意图（局部）

图4 双线ICS小车系统配置滑槽示意图（局部）

1.滑槽

（1）基本特征

单个滑槽占用空间相对较小，因此滑槽系统的逻辑目的地多，行李分拣至滑槽后一般不需要再二次分拣，分拣效率最高。中转航班较多或者高舱旅客较多的机场，还可以按照行李类型为1个航班分配多个滑槽。

滑槽为无动力装置，首段滑槽角度一般在30°左右，以保证行李可以正常从分拣设备上卸载导出，然后滑槽角度逐级变缓。但由于不同材料和形状的行李在滑槽上的下滑速度不同又难以控制，为避免行李卡滞，滑槽中间常配置无动力滚筒，将滑动摩擦转化为滚动摩擦；为避免行李下滑速度过快导致撞击损坏，滑槽中部常设置橡胶垂帘为行李减速，末端常设置橡胶泡沫等防撞设施。

滑槽一般为非标准件，每个项目都需要根据不同的空间布局设计其分段、宽度和角度等，并且经过测试后在项目上应用。

（2）典型布局

一般滑槽的宽度在1.5m～

2.5m之间，具体宽度与分拣技术的选择和设备的布局设计有关。单个滑槽尺寸较小，布置灵活，可以适用于多种类型的建筑柱网结构，如图2所示为9m×9m柱网；如图3所示为18m×18m柱网；如图4所示为18m×9m柱网。

如图2所示为单分拣机系统末端配置滑槽的典型布局，滑槽宽度可以相对较宽，滑槽排布可以比较密集。

如图3所示为采用2台分拣机系统末端配置滑槽时的典型布局，一般情况下系统设计方案要求2台分拣机可以分拣至任何一个逻辑目的地，因此常采用长、短滑槽分组的布置形式，单个滑槽就比较紧凑。如图3中相邻的一长一短滑槽为一组，一组滑槽同时使用表示来自不同2台分拣机的同一个逻辑目的地。

如图4所示为采用ICS小车系统末端配置滑槽的典型布局，由于受限于小车系统的卸载段长度，滑槽的间距相对较大，宽度可以较宽；当采用并列双线ICS环路系统时，一般也需要采用长、短滑槽分组的布置形式。相邻的一长一短滑槽为一组，一组滑槽同时使用表示来自不同ICS环路的同一个逻辑目的地。

当由于平面空间受限，采用上下叠放的分拣机或者ICS小车系统时，分拣末端一般不宜采用滑槽形式。上下叠放的分拣机可以采用双入口螺旋滑槽，末端配置装载线（如图8所示）或转盘。ICS小车线路上下叠放布置时，一般卸载站会交错设置，末端采用转盘（如图12所示）。

（3）交通组织及运行方式

分拣末端采用滑槽形式时，由于滑槽排布密集，滑槽中间无法穿行行李拖车，行李拖车一般在装载区域周围绕行，交通组织比较简洁，典型示意图如图5所示。

滑槽装载区域中每组滑槽对应一个装载位置（Make-Up Position, MUP），每个MUP可以停靠1辆散卡或者航空集装箱（Unit Load Device, ULD）。通常情况下，一个C类航班的行李拖车组由3辆散卡或ULD组成，一个E类航班的行李拖车组由6辆散卡或ULD组成。为便于滑槽装载，1个航班的拖车组将被拆散成为单个单独的散卡或ULD，停靠在该航班对应的MUP，待该散卡或ULD装满后再由地服人员将其推出，并更换空的散卡或ULD继续装载，直至该航班行李全部装载完成，单个单独的散卡或ULD再被重新组成行李拖车组，运送至机坪。

因此，滑槽方案需要考虑足够数量行李散卡或ULD的存储和流转空间。另外，由于滑槽系统逻辑目的地数量多，一般无需二次分拣，然而单个滑槽存储容量小，要求地服人员及时将已经分拣的行李装车。

图5 滑槽系统典型交通组织示意图

图6 装载线步进控制示意

2.装载线

（1）基本特征

装载线为采用“步进”控制的皮带输送机，如图6所示，分拣到装载线的第1件行李被输送至输送机的头部然后停机；第2件行李到达时，皮带输送机启动，接收第2件行李的同时将第1件行李继续向前输送；以此类推。

如果装载线上存满行李且未及时清理的情况下，该装载线将停止接收行李。装载线的存储能力有限，需要地服人员及时装载已经分拣的行李。考虑到装载线的存储容量，其长度不宜过短，建议不低于12m。单条装载线的占地面积大于滑槽，装载线系统的逻辑目的地数量小于滑槽系统，在出港高峰期间，1条装载线可能会分配多个航班，需要二次分拣。

图7 双分拣机配置装载线示意图（局部）

（2）典型布局

装载线单条线占用空间较小，布置比较灵活，如图7所示的柱网为9m×9m，图8项目中装载区柱网结构为18m×18m或9m×9m，沿着装载线方向多为9m×9m。

如图7所示为2台分拣机并行布置的典型采用装载线的布局，为确保每个分拣机都可以导入到任何一条装载线，分拣机连接的滑槽采用“配重式”双入口滑槽。平行布置的分拣机节省竖向净空，但需要更多的平面空间。

如图8所示为2台分拣机上下叠放末端配置装载线的典型系统布局，分拣机和装载线之间采用双入口螺旋滑槽连接。上下叠放的分拣机节省平面空间，但需要更多的竖向净空。

图8 上下叠放分拣机配置装载线示意图（局部）

（3）交通组织及运行方式

装载线旁边设置有行李拖车装载位，交通组织需要考虑到行李拖车的穿行，典型的装载线系统交通组织方式如图9所示。

装载线的长度通常可以满足3辆或4辆行李散卡或ULD侧向停靠的需求，在行李拖车组散卡或ULD数量不超过3辆或4辆时一般无需拆散拖车组。

当1条装载线分配1个C类航班（行李拖车组含3辆散卡或ULD）时，一般无需拆散行李拖车组，整组停靠在装载区，而且无需二次分拣，分拣和装载效率最高。当1条装载线分配1个E类航班（行李拖车组含6辆散卡或ULD）时，虽无需二次分拣，但行李拖车组仍需要拆成至少2部分先后装载，系统设计需要考虑行李散卡或ULD的流转空间。

在极端高峰时段，可能会出现1条装载线分配多个航班的情况，这种情况下，行李拖车组需要拆散后先后分别进行装载，而且分拣至末端的行李仍需要二次分拣，地服人员工作强度较大。

装载线的行李存储容量大于滑槽，但仍非常有限，需要地服人员及时装载已经分拣至装载线的行李。

3.转盘

（1）基本特征

转盘是最常见的分拣末端设备，根据装载平面的不同角度可以为倾斜转盘和水平转盘。倾斜转盘存储容量大；但转弯半径大，相对于水平转盘更占用空间，且皮带输送机将行李导入倾斜转盘时行李滑落，更容易造成行李损坏。水平转盘转弯半径小，节省空间；而且可以与皮带输送机导入口平滑对接，行李输送更平稳；但水平转盘存储容量不如倾斜转盘。

图9 装载线系统典型交通组织示意图

从人体工程学角度考虑，由于倾斜转盘的端部有防止行李滑落的挡板，地服人员需要先将行李提起，才能将行李移出转盘并装车，而水平转盘不需要先提起行李的动作，因此水平转盘更符合人体工程学。

出于安全运行角度，转盘运行速度较低，约为0.5m/s，单个分拣转盘的长度不宜过长，以免行李循环导致分拣和装载效率降低。建议单个分拣转盘的长度不超过70m。

图10 倾斜转盘和水平转盘

（2）典型布局

末端采用转盘形式占用平面空间较大，主要有以下2个因素造成。首先，从布局角度，转盘通常需要将个别结构柱包围在中间，还需要保留导入输送线的宽度；其次，从操作层面，转盘和转盘之间需要留出装载位，停车位和通行车道。基于以上因素，通常垂直于转盘长边方向的柱网间距为18m，平行于转盘长边方向的轴网间距可以适当灵活。如图11和图12所示的柱网均为18m×9m。

图11 上下叠放分拣机配置转盘示意图（局部）

如图11所示为上下叠放分拣机末端采用转盘的示意图，分拣机和转盘之间采用双入口螺旋滑槽连接。

如图12所示为上下叠放ICS小车系统配置转盘的示意图，ICS卸载区采用交错配置的旁路卸载，上下叠放的ICS线路分别导入到上下侧的旁路，完成卸载后空托盘再回到ICS主线。

（3）交通组织及运行方式

图12 上下叠放ICS系统配置转盘示意图（局部）

与装载线类似，末端采用转盘的系统中，行李拖车需要在转盘之间穿行，典型的交通组织如图13所示。图中上半部分为国际离港的分拣转盘，下半部分为国际到港的卸载线，图中左2转盘的位置因为结构柱网的原因调整为装载线，可见装载线与转盘有一定的互换性，可以根据实际情况混合使用，且装载线的使用更加灵活，适用性更强。

转盘存储能力相对较大，可以连续运行，地服人员可以待转盘上的行李堆积到一定程度时开始集中装载，装载效率更高，无需时刻在转盘处等待。

但是，由于单个转盘占用面积远大于装载线和滑槽，因此采用转盘的分拣系统逻辑目的地少，一个转盘会被分配多个航班，二次分拣不可避免。在转盘或装载线上增加辅助分拣系统在一定程度上可以减轻地服人员手动分拣的工作量。

图13 转盘系统典型交通组织示意

图14 辅助分拣应用示意图

辅助分拣系统是以屏幕自动显示对应行李信息的方式，减少转盘或装载线上人工二次分拣的劳动强度。如图14所示为辅助分拣在大兴机场行李系统中的应

用[3]，在分拣转盘上配置辅助分拣系统，即在转盘上增加读码站和条屏，通过控制系统将行李信息同步展示在条屏上，显示的信息与行李一一对应、同步运行，以协助地服人员识别和分拣行李。

配置辅助分拣系统的转盘需要严格的“窗口”控制，让行李窗口和对应条屏上的窗口保持一一对应关系，窗口尺寸的大小直接影响到转盘的容量，窗口尺寸控制的越小，转盘的容量就越大。

转盘的单侧边长通常超过20m，基本可以停靠1个E类航班的行李拖车组（按6辆散卡或ULD考虑）或2个C类航班的行李拖车组（按3辆散卡或ULD考虑）而无需拆散行李拖车。正常非行李出港高峰期间可以有效避免散卡或ULD的流转；只有在行李出港高峰期间，1个转盘分配5个甚至更多航班时，才需要拆散行李拖车组进行散卡或ULD的装载和流转。

转盘容量较大的特点使其可以适用于早到行李离线存储、问题行李存储等其它用途。

三

其他分拣末端

除了上述3种常见的分拣末端形式之外，在国内、外机场中还有一些以提高装载自动化程度，减少地服人员装载劳动强度为目标的相对较新的分拣末端形式应用或试点。

图15 批量装载示意图

1.批量装载

区别于含在线早到行李存储的常规行李系统，批量装载（Batch Building）的概念是结合大容量行李存储，所有的交运行李都存储至“行李仓库”（Bag Factory）中，而不仅仅是早到行李。待某航班行李存储至一定数量时（通常是可以装满1辆散卡或ULD时，例如40件），则该航班的这些行李将从行李仓库中释放出来，输送至装载缓存区，形成1个待装载的批次（Batch）。借助于半自动化的辅助装载皮带机（如图 16所示），地服人员可以对1个批次的出港行李进行连续、高效的集中装载，约6分钟即可装满一个ULD。装满的ULD可以从装载位推出，进入存储区暂存。空出的装载位可供下一个航班继续使用。

如图15所示展示了2个航班交替批量装载的过程，假设航班A在起飞前120分钟（STD-120）时行李系统的装载缓存区已经存满了1个批次的行李，于是地服人员启动批量装载第1个ULD；装载完成后，满载的ULD从装载位推出至存储位暂存；待航班B的装载缓存区存满1个批次的行李时（STD-100），地服人员再启动航班B的批量装载，然后装载完成的航班B的ULD也推至存储位暂存。以此类推，直至航班A和B都完成出港行李装载，满载的ULD再装车，运送至机坪。

在一定程度上，批量装载允许地服人员来决定何时启动哪个航班的装载，行李装载更加集中、高效、更加人性化。由于批量装载效率高，占地面积小，批量装载可以节省大量地面空间，但批量装载需要建立大量的行李存储仓库。

图16 半自动批量装载

如图16所示为半自动批量装载行李散卡的现场应用[4]，半自动化的辅助装载皮带机，可以根据操作人员的控制进行上下、左右、长短6个自由度的移动，方便将行李输送并摆放到合适的位置上。

2.机械臂装载

应用于行李系统的机械臂有多种形式，根据分拣末端形式不同和机械臂移动行李的方式不同，本文将其分为“抓取式”机械臂和“接收式”机械臂两类。

抓取式机械臂对分拣末端形式没有特殊要求，可应用于常见的分拣末端，一般安装在分拣末端设备附近，采用吸盘或者夹具等装置在分拣末端设备上抓取行李，然后将其装载至行李散卡或ULD。这种抓取式机械臂对于行李的材质和形状有一定要求，对于软包抓取效果不太理想，因此抓取行李前需要对行李的外形、材质等进行识别和判断。