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摘要：本文简要介绍城市航站楼行李处理系统，整理典型的装/卸车模式并分析其应用情况，以某城市航站楼为例，分析与设计其在多种典型装车模式下的行李处理系统，形成针对城市航站楼行李处理系统与轨道交通协作中装车环节的设计思路，为相关项目设计提供参考。
关键词：行李处理系统设计；城市航站楼；轨道交通
作者：梁玉馨 王捷
中国中元国际工程有限公司
一
引言
随着国内民航业的蓬勃发展，从业者在满足必要航空功能的基础上，也在不断提高服务水平，使旅客更加便捷乘机，其中包括建设城市航站楼。城市航站楼是机场航站楼的功能延伸前置，具备值机、行李托运功能。
已建成的城市航站楼有北京草桥城市航站楼、上海机场城市航站楼、香港九龙站/香港站城市航站楼、长沙磁浮城市航站楼等。其中，草桥城市航站楼、香港城市航站楼和长沙磁浮城市航站楼通过轨道交通输送行李，上海机场城市航站楼通过汽车道路交通输送。其中，采用轨道交通输送托运行李、托运行李处理的自动化是城市航站楼的建设趋势。
在自动化、智能化的城市航站楼建设趋势下，行李处理系统与轨道列车的协作更加紧密，两者间的物流直接影响行李处理系统能力。行李处理系统与列车的协作主要为托运行李的装/卸车，而装车模式是复杂多样的，本文将归纳典型的装车模式并分析其应用情况，形成针对城市航站楼行李处理系统与轨道交通协作中装车环节的设计思路，使项目设计更加系统全面。
二
城市航站楼行李处理系统组成
行李处理系统是用于处理航空旅客托运行李的系统，其起点是值机柜台，终点为末端设备，如转盘、滑槽或输送线等。城市航站楼行李处理系统，是负责把航空旅客托运的行李从城市航站楼运送到机场行李处理系统的系统，起点为城市航站楼值机柜台，终点是机场行李处理系统，且通常情况下，城市航站楼不处理到达行李[1]。在行李处理的过程中，城市航站楼会用集装箱来装载需要托运的行李，并通过轨道以集装箱形式完成托运行李的输送。一般称装载了行李的集装箱为实箱，未装载行李的集装箱则被称为空箱。
城市航站楼行李处理系统由5个子系统组成，分别为城市航站楼站行李处理系统、城市航站楼站台作业系统、列车车厢物流系统、机场站站台作业系统、机场行李处理系统。
城市航站楼站行李处理系统，主要功能为接收托运行李并将其装入集装箱。系统在值机柜台接收航空旅客的托运行李，随后通过行李输送设备将其输送至行李处理房。在行李处理房内，工作人员按类别（国内/国际、出港航站楼等）将行李有序地装入集装箱中。集装箱装载完毕并封装后，由工作人员或自动化输送设备将其输送至站台，进入站台作业系统。
城市航站楼站台作业系统，主要功能为调度、储存集装箱。实箱由工作人员或自动化输送设备输送至指定位置，等待列车到达后，进行高效装车作业。从列车上卸载的空箱，为确保后续作业的流畅进行，会被输送并储存在指定区域，根据调度指令随时准备投入使用。
列车车厢物流系统，在整个系统中有着承上启下的关键作用，不仅负责实箱与空箱的装卸作业，还要在输送过程中对集装箱进行安全保护。列车到达站点后，对实箱/空箱进行装卸，装车完毕后，将实箱安全运送至机场站，并将空箱输送至城市航站楼站。
机场站站台作业系统，主要功能为将实箱掏箱并将行李输送至机场行李处理系统，以及空箱的调度回传。列车到达机场站后，机场站作业系统迅速响应，工作人员或自动化输送设备从列车中卸载实箱，并将空箱装载至列车，以供城市航站楼装箱使用。对于从列车中卸载下来的实箱，工作人员会进行掏箱作业，将行李逐一取出并进行安检，安检合格的行李被输送至机场行李处理系统。
机场行李处理系统，主要功能为接收托运行李并对其进行分拣。接收经安检合格的托运行李，依据行李的离港信息输送并分拣至末端设备。
三
行李处理系统方案的需求分析与设计
城市航站楼行李处理系统的处理能力与列车运营状况紧密关联。其中，高峰期列车最大运能与列车停站时间是核心设计因素，共同影响行李处理系统的整体处理能力，是设计行李处理方案时必须充分考虑的关键要素。
1.行李集装箱流量分析与列车运能设计
高峰期列车最大运能直接影响系统处理能力，只有运能不小于高峰期行李集装箱流量才能满足规模要求。否则，将严重影响行李处理的效率和及时性。
高峰期行李集装箱流量指城市航站楼运营高峰的单位小时内装载行李的集装箱数量，由高峰期行李流量与尺寸、集装箱尺寸计算得出。高峰期列车最大集装箱运能指列车运营高峰期列车单位小时内能够运送集装箱的最大量，其由列车装载集装箱最大量与高峰期车次计算得出，公式如下：
Q=a×b
其中，Q为单位小时列车最大集装箱运能，单位为箱/小时；a为列车的行李车厢最大集装箱装载量，单位为箱/列；b为单位小时车次，单位为列/小时。
2.装/卸作业时间分析与列车停站时间设计
为满足系统处理规模，行李集装箱装/卸作业时间必须严格控制在列车停站时间之内。停站时间由列车运行图规划并确定，一旦设定，调整难度较大。因此，制定合理高效的行李集装箱装/卸作业方案成为关键。装/卸作业时间的安排，根本上依赖于车厢物流方案的设计。车厢物流方案的重点是列车的装/卸车模式及流程，它们直接关系到装/卸作业的效率。为深入理解并设计这一过程，下文将详细总结并探讨几种典型的装车模式以及相应的装车流程，旨在为提升整体运输效能提供理论与实践指导。
图1 单轨单侧装/卸模式示意图
图2 单轨双侧装/卸模式示意图
图3 双轨单侧装/卸模式示意图
图4 双轨双侧装/卸模式示意图
（1）典型的装/卸车模式
根据卸载空箱、装载实箱过程中是否变轨，以及卸载空箱、装载实箱是否使用的同一侧行李车厢车门，装车模式可以分为4种，具体为单轨单侧装/卸模式、单轨双侧装/卸模式、双轨单侧装/卸模式、双轨双侧装/卸模式。
单轨单侧装/卸模式，指行李集装箱在装、卸全过程中列车停在同一条轨道上，过程中不变换轨道，且行李集装箱装/卸车在列车同一侧车门处，如图1所示。
单轨双侧装/卸模式，指行李集装箱装、卸全过程中列车停在同一条轨道上，过程中不变换轨道，行李集装箱装/卸车分别在列车两侧车门处，如图2所示。
双轨单侧装/卸模式，指行李集装箱装、卸列车依次停在两条不同的轨道上，卸完空箱后列车变换轨道，在另一条轨道上装载实箱，行李集装箱装/卸车在列车同一侧车门处，如图3所示。
双轨双侧装/卸模式，指行李集装箱装、卸列车依次停在两条不同的轨道上，卸完空箱后列车变换轨道，在另一条轨道上装载实箱，行李集装箱装/卸车分别在列车两侧车门处，如图4所示。
（2）典型的集装箱装/卸流程
集装箱装/卸流程是基于装/卸车模式的具体集装箱输送方案，行李集装箱装/卸流程有两种典型模式，具体为分步装/卸和同步装/卸。单站台集装箱装/卸，即典型模式中单轨单侧装/卸模式，集装箱装/卸流程为同步装/卸；多站台集装箱装/卸，即典型模式中单轨双侧装/卸模式、双轨单侧装/卸模式、双轨双侧装/卸模式，集装箱装/卸流程为分步装/卸。
图5 分步装/卸1个集装箱示意图
图6 分步装/卸2个集装箱示意图
图7 同步装/卸集装箱示意图
行李集装箱分步装/卸时，卸车、装车为两个独立单元互不影响。实箱在车厢外一字排列等待装卸，列车到站后，首先从列车行李车厢中卸载集装箱，后在另一站台装载实箱。分步装/卸1个集装箱如图5所示，分步装/卸2个集装箱如图6所示，分步装/卸多个集装箱同理。
行李集装箱同步装/卸时，先卸后装，卸车、装车互相影响。待装集装箱排列在支线等待装车，列车到站后，首先卸载列车行李车厢中的集装箱至站台，卸载到位后，从站台将待装集装箱装载至列车行李车厢。同步装/卸1个集装箱如图7a所示，同步装/卸2个集装箱如图7b所示，同步装/卸多个集装箱同理。
四
典型装/卸车模式的应用分析
在考虑行李运输量、列车停车时间、列车运能等因素，集装箱的装卸一般建议采用自动输送。以某城市航站楼规模为模型，行李集装箱采用自动输送技术、列车停站时间为100秒、城市航站楼站为始发站为条件，进行典型装车模式比选。
1. 某城市航站楼概况
该城市航站楼接收国内、国际航空旅客托运的行李，托运行李装集装箱后由机场线送往机场。该城市航站楼已建成投运，由于规划调整原因未按自动输送方案实施，但在设计过程中充分研究了自动输送方案，现以该航站楼规模为模型进行应用分析。该航站楼自动输送模式集装箱流量，参见表1。
2. 列车运能
列车行李车厢最大集装箱装载量由列车行李车厢空间尺寸及集装箱外围尺寸计算得出。考虑到大件空间及国内国际行李隔离问题，在不考虑装卸时限的情况下，选型列车的行李车厢最大行李集装箱装载量为15箱，如图8所示。
图8 列车行李车厢集装箱排布方案
对列车行李车厢进一步规划，设置5个列车门，1、2号门为国际行李使用，3、4号门为国内行李使用，5号门为大件行李使用。那么在不考虑装卸时限的情况下，每列列车行李车厢每趟最大行李集装箱装载量为15箱，其中国内8箱，国际7箱。
根据该列车运营计划，其单位小时列车发车次数，参见表 2。
根据列车行李车厢中行李集装箱最大装载量及列车发车次数，计算得出单位小时列车最大集装箱运能，参见表 3。
表1 高峰期集装箱流量
表2 单位小时列车发车次数
表3 单位小时列车最大装箱运能
表4 每趟列车集装箱流量
比较表1与表3，表明在不考虑装卸时间的情况下，该列车集装箱运力能够满足高峰小时行李处理系统需求。
3.典型装/卸模式的处理能力
根据上述分析，列车运能满足高峰小时集装箱流量需求，在此基础上，停站时间内典型装车模式能完成的集装箱流量为其处理能力，设计过程中应选择处理能力不小于规模需求的装车模式。根据高峰期集装箱流量和单位小时列车发车次数，可以计算得出每趟列车集装箱流量，参见表4。
行李车厢国内和国际各2个车门用于装/卸集装箱，因此目标年高峰期最大车门流量为装/卸2个集装箱。根据输送设备速度及输送距离，可以计算出典型装/卸流程下集装箱装/卸时间。分步装/卸时，装/卸1个集装箱所需时间为33.0秒，装/卸2个集装箱所需时间为41.5秒，装/卸3个集装箱所需时间为66.0秒，装/卸4个集装箱所需时间为90.5秒。同步装/卸时，先卸后装1个集装箱所需时间为69.0秒，先卸后装2个集装箱所需时间为110.0秒，先卸后装3个集装箱所需时间为151.0秒，先卸后装4个集装箱所需时间为192.0秒。因此，在停站时间100秒内能够完成的装/卸集装箱流量不小于规模需求的装/卸车模式为可选方案。
图9 单轨单侧装/卸模式城市航站楼站装/卸方案示意图
图10 单轨双侧装/卸模式城市航站楼站装/卸方案示意图
图11 双轨单侧装/卸模式城市航站楼站装/卸方案示意图
图12 双轨双侧装/卸模式城市航站楼站装/卸方案示意图
(1)单轨单侧装/卸模式
集装箱为单轨单侧装/卸，在上行（指列车从线路的起点向终点运行的方向，本文上行为城市航站楼站至机场站方向）轨道北侧站台先卸载列车行李车厢中的空箱，待空箱卸载完毕后，向列车装载实箱，如图9所示。
行李集装箱装/卸过程列车在一条轨道上，装/卸流程为装/卸同步，停站时间100.0秒内每个车门只能完成1个集装箱的装卸，处理能力为4个集装箱，无法满足系统规模需求。
(2)单轨双侧装/卸模式
集装箱为单轨双侧装/卸，在上行轨道南侧站台先卸载列车行李车厢中空箱，待空箱卸载完毕后，在上行轨道北侧站台向列车装载实箱，如图10所示。
行李集装箱装/卸过程列车在一条轨道上，装/卸流程为装/卸分步，卸车、装车连续进行，停站时间100.0秒内每个车门可完成2个集装箱的装卸，处理能力为8个集装箱，具体装卸用时为83.0秒，可以满足系统规模需求。
(3)双轨单侧装/卸模式
集装箱为双轨单侧装/卸，在下行（指列车从线路的终点向起点运行的方向，本文下行为机场站至城市航站楼站方向）轨道北侧站台卸载列车行李车厢中空箱，变轨后，在上行轨道北侧站台向列车装载实箱，如图11所示。
行李集装箱装/卸过程列车在不同轨道上，装/卸流程为装/卸分步，停站时间100.0秒内每个车门可完成4个集装箱的装或卸，处理能力为16个集装箱，即可完成列车满载15个集装箱的装卸，具体装或卸两个过程均用时90.5秒，可以满足系统规模需求。
(4)双轨双侧装/卸模式
集装箱为双轨双侧装/卸，在下行轨道南侧站台卸载列车行李车厢中空箱，变轨后，在上行轨道北侧站台向列车装载实箱，如图12所示。
行李集装箱装/卸过程列车在不同轨道上，装/卸流程为装/卸分步，停站时间100.0秒内每个车门可完成4个集装箱的装或卸，处理能力为16个集装箱，即可完成列车满载15个集装箱的装卸，具体装或卸两个过程均用时90.5秒，可以满足系统规模需求。
4.小结
在本案例中，只有单轨单侧装/卸模式不满足规模需求，其他模式均为可选方案。单轨单侧装/
卸模式可以通过高峰期增加车次、空箱闲时运输等途径以满足需求。
五
总结
本文为城市航站楼行李处理系统与轨道交通协作中的装车环节提供了系统分析，归纳出四种典型装车模式（单轨单侧装/卸、单轨双侧装/卸、双轨单侧装/卸、双轨双侧装/卸）及两种装/卸流程（分步装/卸、同步装/卸）。以某城市航站楼规模为模型进行应用分析，为相关项目设计提供参考，有助于后续相关项目设计更科学合理，推动其向自动化发展。
在同等规模、同样车厢条件下，单轨单侧装/卸模式作业用时最长，作业时间成为选择该模式的重要限制因素。列车行李车厢的改造，包括行李车厢车门数等因素也影响装/卸车时间，在行李处理系统设计过程中需综合考虑多种影响因素，多维度进行方案优化，以满足规模需求。同时，不同项目情况，例如城市航站楼站站点情况（中间站/始发站/终点站），也对方案设计产生重要影响，故应根据项目具体情况综合考虑多重因素进行分析设计，未来研究可进一步考虑不同场景下的优化策略及技术创新应用。
参考文献:
[1]涂聃娜,张毅,王捷.轨道交通城市航站楼行李处理系统[J].居舍,2018,8:249-250.
———— 物流技术与应用 ————
编辑、排版：王茜
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