一個大型國際機場的行李系統由哪些部分組成?又是如何工作的呢?

終于年底了,盡量填坑,從這個開始吧。

行李系統是機場航站樓中最復雜的系統,沒有之一。正如紀錄片天空之城中所說,作為旅客,我們對行李系統的認識僅限于值機時將行李進行交運和到港時在行李提取廳提取行李,其背后那個完整的行李處理系統的復雜程度,遠遠超乎我們想象。

先放兩個我們做的機場項目中行李系統鎮個樓。

以托盤分揀機為核心的行李系統三維圖

以DCV(目的地編碼小車)系統為支撐的行李系統局部

既然是機場航站樓中最復雜的系統,要三言兩語說清楚是比較難的,所以這里就算是個科普文,以講清楚基本原理為主(這也是個免責聲明)。所以敘事邏輯基本以3W為基本框架。

所以首先就是為什么會有行李系統

這個問題很簡單,因為航空器的設計是客貨艙分離的。關于為什么客貨艙分離就不展開說了。客貨艙分離導致的首要問題就將人及其行李分成了三個部分:旅客、隨身行李、托運行李。

旅客和他(她)的隨身行李進入客艙,而托運行李則經過行李系統的處理后進入貨艙

用一張簡圖來描述完整的流程是這樣子的:

單獨把行李流提取出來是這樣子的(此處僅為原理示意,不代表所以行李系統模式,后面會展開陳述):

同樣的,到達是個逆向的過程:

把行李流單獨提取出來是這樣子的:

如果上面的圖示已經把你看暈了,沒關系,我們現在開始對它進行抽絲剝繭的分析行李系統有哪些組成部分,又是怎么工作的。

行李系統的物理系統主要由以下幾個部分組成:

離港系統

到港系統

中轉系統

早到系統

空框系統

超規(大件)行李系統

交運行李安檢系統

而其信息與控制系統主要包括:

信息處理系統(信息接口與數據管理、行李分揀與分配、路徑追蹤與行李識別等等)

設備監控系統

設備控制系統

網絡系統

外部接口(航班信息、時鐘系統、消防系統等等)

因為是科普向的寫作,我們重點關注行李的物理系統,而在其物理系統中,以離港和到港兩大系統為主線進行敘述。

離港系統是行李系統中最重要的系統,行李系統的復雜性也在于此。從上面的簡圖我們可以看到,行李離港要經過一個集中輸送,分揀再分發的過程,最終行李要一一對應到其指定的飛機上。而到港系統則要簡單地多,它本身就是一個分散式的子系統。因為飛機就已經明確了行李的來向。

那么我們就跟著一件行李走完全程吧~

旅客去到機場,首先要面臨的一個問題是怎么處理自己的行李,行李系統給我們提供了三種選擇:隨身攜帶、值機托運、超規托運

行李系統是一個有限的系統,它是由特定的機械設備組成的,因此也就決定了它無法容納所有規格的行李。所以行李系統對托運行李限制了尺寸與重量的下限和上限。對于過小的行李,即便你想托運,行李系統也是不接收的。而對于超過尺寸上限的行李,也無法進入到常規的行李系統中,就需要專門設置的一個系統,超規行李系統來處理。

超規(大件)行李通常由一個獨立的子系統進行處理

好了,恭喜你的行李合格可以托運了。請您前往對應航空公司的值機島辦理值機托運手續。

值機島示意圖

當你終于排完隊辦理值機時,值機員會告知你將行李放在一個收集帶上,他(她)會在行李上貼個條碼,在國內的大多數機場中,他(她)會讓你稍作等待。

如果你經常出國,一定會產生疑問,為什么要讓我稍作等待!如此不注重人性化體驗,貴機場藥丸!

稍安勿躁,容我幫有關部門解釋一下。

我在之前的科普向回答中說過,中國的民航運輸安全性是非常高的,這其中有一個很重要的原因就是在一切能從嚴的地方從嚴,甚至有時候會犧牲效率。

在旅客交運行李安檢模式上,民航局也規定了一種稱之為5級安檢的模式,這種模式有兩個導向,第一,人工與機器安檢共同工作;第二,盡量將危險源排除在行李進入后場之前。

五級安檢流程示意圖

當值機員告知你需要等待時,就是在等待AT機(一級)檢查和判讀員對AT機檢查圖像的判讀結果(二級)出來,判斷你的行李是不是安全的。

當行李被認定是安全的,行李就進入了后場,根據機場航站樓規模大小的不同,離港行李系統的復雜性和采用的主流技術也不相同,簡單地來說可以分為三個大類。

在IATA(機場開發手冊)中,將行李分為三種類別。

第一類稱為A類行李處理系統,高峰小時行李流量預計為≤999件/小時。也就是一般的小型支線機場,以國內某小型支線機場為例:

我們看到,托運行李交運后,會統一送往一個收集帶上,這個輸送機通過一個90°轉彎輸送機接一條輸送機將行李輸送至后場的離港行李轉盤上,而行李分揀則是由行李工人用手持設備進行掃碼分揀,在這里,值機員給你的行李貼的標簽就發揮作用了。行李標簽就相當于你的登機牌,它會通過編碼的形式記錄行李的歸屬人、出發和目的地機場代碼等必要信息,通過行李工人的手持掃碼設備就可以將其識別。也就是我們俗稱的“人工分揀”。

當行李由人工完成分揀后,行李就會被裝運到行李拖車上,雖然機場還算是一個比較高大上的地方,但是遺憾的是,行李的最后一公里運輸只能由行李拖車來完成。

而小型支線機場的到港行李就更加簡單了,我們前面說過,到港行李因為不需要分揀這個環節(飛機已經區分了行李的來向),只需要給行李指定一個到港的提取轉盤就可以了。行李由拖車運輸到到港行李后場,將行李搬運到轉盤上,你就可以在提取廳提取你的行李了。我們在上圖中右側看到的“T”形設備就是小機場常用的到港轉盤了。

第二類稱為B類型行李處理系統,一般定義為高峰小時行李量在1000件~4999件/小時之間。也就是中型和一般大型機場的規模。

在IATA的建議中,這類機場應該考慮自動分揀系統,優先選擇托盤式分揀機,可以酌情選擇I型DCV系統。

當我們選擇托盤式分揀機時,一個行李完整的離港過程就是我們之前的那張示意圖了:

以托盤分揀機為核心的行李系統原理圖示意

行李在辦理交運安檢安全后,由輸送機向后場輸送,從剖面示意上我們可以看到,不同于小型機場,大中型機場行李傳輸存在跨樓層輸送和多線路輸送的問題了,所以在輸送機的類型上,除了之前用到水平輸送機和轉彎機外,還需要增加斜向輸送機、水平或垂直分流器等專門設備,在行李輸送到后場注入托盤分揀機環路之前,通常還需要在出入口安放一個掃碼站,用來為分揀機分揀提供行李信息。托盤分揀機就是一個閉合的環路,它的工作任務就是將來自不同值機島的行李分揀到航班對應的轉盤上。

當行李走到對應的轉盤時,分揀機的托盤就會傾翻將行李導入轉盤的注入口,行李的分揀工作就完成啦。

孟買新機場的行李系統三維模型

在大型機場中,離港行李系統還會加入一個早到行李存儲的功能(如原理圖中所示),早到行李存儲功能的加入,就是提早來到機場的旅客能夠直接值機,免除旅客在等待期間長時間負重的困擾。

IAIA定義的C類行李處理系統,是高峰小時流量≥5000件/小時。建議使用托盤分揀機或者II型DCV系統。

而采用哪一種系統,其中最關鍵的一個要素就是大型樞紐機場的航站樓構型模式。

當我們只采用一個集中式的航站樓時,兩種行李系統都是可選擇的,考慮到成本和供應商的原因,多數采用了集中式航站樓的機場都選用了托盤式分揀機系統。

但是托盤式分揀系統存在著幾個明顯的短板。

第一,托盤式分揀機系統可以形象地稱為“瀑布式”的系統,其行李流是逐層向下的不可逆過程。

第二,托盤式分揀機的設備類型比較多樣,每種類型的設備只承擔單一職能,而分揀這個核心功能又依賴于托盤分揀機這個環路,系統故障的影響范圍較大。

第三,托盤式分揀機是一個閉合的環路,其行李處理能力很難跟隨著需求的增加而擴容。

第四,托盤式分揀機系統只適合于集中式航站樓的情況,處理它必須是一個完整環路外,行李輸送由輸送機完成,而輸送機的行李輸送速度較慢,不適合長距離輸送。

所以在超大型機場甚至是“世界級”機場中,托盤式分揀機系統就不是一個合適的選擇了。

不言而喻的,“世界級”機場出現在世界級的都市中。由于歷史原因,這種機場大體分為這么幾種形態:

第一種:老牌世界級都市的機場,發展歷史周期較久,是由多個航站樓組成航站樓群,比如倫敦希斯羅機場,巴黎戴高樂機場。

倫敦希斯羅機場的航站樓群

第二種:統一規劃建設的多衛星廳模式,比如一直排名第一的亞特蘭大機場

第三種:處于高速發展期國家超級都市的機場,采用階段式發展的方式,使用集中式航站樓+集中式衛星廳的方式(詳參如何評價深圳機場新航站樓的設計? - 知乎用戶的回答 - 知乎),比如中國目前的主流大型機場。

無論這些機場呈現出什么樣的形態,它們內在都存在這么幾個共性:

1.單個的樓已經無法滿足運量的需求,需要多個航站類型共同協作

2.需要為其服務的系統(尤其是行李系統)具備足夠的靈活性和擴容能力

3.行李系統需要具備長距離高速傳輸的能力,以滿足不同航站之間行李的快速傳輸

4.行李系統不宜再采用絕對核心的方式,而應該形成網狀結構,這也要求行李系統的設備類型應更加標準化

因此DCV系統無疑就成為了更優的選擇。可以這么說,DCV系統就是為超大型機場量身定做的系統。

DCV(目的地編碼小車)具備多個誘人的優點。

首先是系統設備的高度標準化。除了在值機島上還需要使用常規的收集皮帶外,在整個行李后場,行李的傳輸、追蹤、分揀,全都是靠這個跑在固定軌道上的小車完成。

設備的高標準化帶來是系統高度的可靠性,行李的丟包率也會大幅度降低,行李的后期運營維護、備品備件等也更加地易于操作。

其次,是其高速傳輸的能力,DCV的最高速度可以達到10m/s,常規運行速度為6m/s,使得行李在多個航站樓之間可以快速的傳輸。

第三,是其從根本上改變了托盤式分揀機系統以托盤式分揀機為絕對核心的模式,而形成一個網狀結構,系統具備了可逆性和靈活的可擴展性。

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