民航机场行李处理系统关键技术与应用 吴伟蓬

发表时间:2019/3/28   来源:《电力设备》2018年第29期   作者:吴伟蓬
[导读] 摘要:改革开放40周年以来,国内经济发展迅速,为我国的民航事业提供了广阔的发展空间,伴随其发展的民航机场基础设施建设也得到了快速发展,作为机场各大核心系统之一的行李系统,行李系统的设计和完善显得至关重要。

        (广州白云空港设备技术发展有限公司)
        摘要:改革开放40周年以来,国内经济发展迅速,为我国的民航事业提供了广阔的发展空间,伴随其发展的民航机场基础设施建设也得到了快速发展,作为机场各大核心系统之一的行李系统,行李系统的设计和完善显得至关重要。本文就民航机场行李处理系统关键技术与应用进行了分析。
        关键词:民航机场行李处理系统;设计;应用
        引言:随着我国经济水平的不断提高,国内民航事业得到了蓬勃发展,国家加大了对民航机场基础设施方面的建设,随着机场客流量逐步增长,千万级别以上的机场都必然安装了自动行李处理系统。自动行李处理设备的安装和运行,有效的提高了机场内行李处理服务效率和质量,成为了机场正常运营过程中一项关键环节,也是机场服务提升标志。
        一、行李处理系统流程
        (1)概述
        广州某某机场航站楼的东侧用于国际航班,西侧用于国内航班。航站楼的两侧均采用值机柜台输送线、行李安检系统、DCV托盘小车系统、早到行李存储系统、人工编码站,以及出发装运转盘,最终通过行李车收取并运送至指定航班的飞机。
        (2)出发行李
        ①值机出发行李(始发与中转再值机)–标准行李:
        标准尺寸行李可在值机柜台办理托运。


        值机柜台设有三段式值机输送机。第一段包括一个磅秤输送带具有承载和称重功能同时也用于贴标签功能。第二段用于柜台式X光安检机的输送控制,第三段负责将等待行李送到收集带。
        行李在值机柜台被交运后在第一段输送机进行重量及超长检测,并在值机柜台打印行李标签。行李安检系统在各个值机柜台配有手持式光学扫描枪,并由柜台值机工作人员人工扫描行李标签,由行李安检系统将行李条码信息发送给行李处理系统。只有在确认上述流程均成功执行之后行李才会进入第二段值机输送线。
        在值机柜台将使用一次性RFID行李标签。除行李代码以外,在打印时标签中的RFID芯片也会同时被写入除IATA条码以外的用户自定义的额外信息。
        形状不规则及软包性质的容易在输送皮带面发生滚动、打滑的行李应先被装入行李空筐后再进行输送。
        第二段值机输送机即柜台式安检机输送机由行李处理系统负责控制,需实现自锁与互锁功能,即通道上等待判图行李未有结果之前安检机本通道不得进入下一件行李,以及双通道安检机同时只允许一件行李进入。
        行李通过安检机后,安检机会对行李内的物品进行检查,检查完成后行李将停留在第三段值机导入线上等待行李安全结果。结果为安全通过的行李将被导入收集输送线,这些行李将受到跟踪,以保证其始终处于安全状态并被装载入DCV托盘并输送到目的地的出发装运转盘。
        行李等待安检判读时间有超时限制,默认为2分钟,超时将状态发送给行李安检系统,行李被送往开包间处理。
        被安检拒绝的行李也被导入到收集输送线中,经由分流器分流至值机岛末端的托运行李开包间进行开包检查。
        需要进一步检查的行李也被分流至开包间进行处理,行李会被安检人员进一步检查确保安全后方能进入行李系统。经此流程检查合格的行李将被重新扫描标签条码回流至行李处理系统。
        行李在被导入值机收集皮带之后,至开包间分流点之前,行李处理系统通过PLC追溯式算法对行李进行跟踪。
        开包间前的分流点设有RFID ATR(行李标签读取设备),读取行李的RFID标签与接收行李安检系统通信服务器发送的判读结果,对比现场安检机的执行信号与上述行李处理系统的PLC跟踪,判断该行李是否应被分流至开包间。
        安检在开包间分流点处发生跟踪丢失的行李会被送入开包间。
        开包间入口输送线在显著位置安装拒绝指示灯,区分显示进入开包间的行李状态,包括跟踪丢失、与各种拒绝状态等,指示灯附有相关类型的标识信息说明。
        行李在被装载进托盘的之前将通过条码/RFID复合型ATR读取标签内的所有信息,并最终与DCV的托盘信息关联捆绑以执行输送和分拣。
        ②值机出发行李(始发与中转再值机)– 超大行李:
        超大行李需走超大行李处理流程,由人工处理。超大件托运行李子系统属独立系统,安检拒绝的行李现场开包检查处理,安检合格则由人工通过垂直电梯或其他路由送往行李房处理。
        行李在值机柜台被交运后在称重输送机进行重量检测,并在值机柜台打印行李标签。行李处理系统在各个超大值机柜台配有手持式光学扫描枪,并由柜台值机工作人员人工扫描行李标签,由行李处理系统将行李条码信息发送给行李安检系统匹配行李图片信息并返回安全结果。只有在确认上述流程均成功执行之后行李才会进入超大安检机进行安检。
        在超大行李值机柜台将使用一次性RFID行李标签。
        ③后台中转行李–标准行李
        后台中转行李将从设在行李厅内的6条中转行李装载线进入行李系统。其中1条没有配置安检机的装载线专为国内转国内中转行李服务,其余5条配置有安检机的装载线可为所有的中转类型——国内转国内、国内转国际、国际转国内、国际转国际的行李提供服务。
        后台中转行李装载线配有手持扫描枪和人工编码站,所有的中转行李在进入安检机之前均通过人工进行标签扫描或编码,行李处理系统只有在准确获得行李的标签信息、并发送给行李安检系统供其匹配X光图像后,才将行李送入安检机进行安检。
        理论上后台的人工读码率为100%,出现连人工编码都无法识读的行李标签,该行李不应被送入系统而需现场特殊处理。
        行李处理系统通过对标签的识读和BSM的获取,识别该件行李的中转类型,并根据行李安检系统返回的判断结果将行李输送至指定的位置,例如中转联合检查室、早到系统、及其最终的目的出发装运转盘等。
        若国内转国内装载线的标签识读到该行李不属于其服务的国内转国内中转类型,该装载线应阻止该行李通过此渠道进入系统并现场报警提醒工作人员。
        ④后台中转行李 – 超大行李
        超大行李需走超大行李处理流程,由人工处理。超大件托运行李子系统属独立系统,安检拒绝的行李现场开包检查处理,安检合格则由人工送往目的装卸位置。
        行李处理系统在超大中转区配有手持式光学扫描枪,并由中转工作人员人工扫描行李标签,由行李处理系统将行李条码信息发送给行李安检系统并匹配X光图像。只有在确认上述流程均成功执行之后行李才会进入超大安检机进行安检。
        ⑤贵宾始发行李 –标准行李
        国际与国内的贵宾子系统均为独立系统。
        国际贵宾始发行李值机流程参考值机出发行李——标准行李流程,收集皮带直接连接装卸线,无DCV系统。
        国内贵宾始发行李值机流程可参考标准行李值机处理流程,安检完的行李由人工放置到输送线上发往装卸区。
        ⑥贵宾始发行李 – 超大行李
        贵宾旅客的超大尺寸行李可在贵宾值机柜台办理托运。
        (3)应急/问题行李
        始发流程共11条收集输送机均可绕开DCV托盘小车系统直接输送至对应的出发装运转盘。这种独立的连接方式定义为直通线,在HLC(高层IT控制)与LLC(底层PLC控制)均失效的情况下,通电即可进行输送工作。出发与中转的所有的安检与联检环节均可配合直通线模式在现场人工运行的模式下发挥作用。
        同时系统正常时直通线亦可作为一种降效运行的处理措施。
        行李分拣厅内共有42个出发分拣转盘,其中可配置2个应急/问题行李转盘设定用于问题或紧急行李的处理用途。
        国际/国内行李厅中部的人工编码站兼作为问题行李(改签航班)处理点,任何系统上的行李均可在规定的时间内经由主分拣环路被送往此处理点,由航空公司配置行李改签航班的相关设备设施。
        行李分拣厅1层配置有问题托盘维护站,用于将有问题的托盘从行李处理系统卸除或导入新的DCV托盘。
        (4)分拣与人工编码
        行李在被装载进托盘的之前将通过条码/RFID复合型ATR读取信息,并最终与DCV的托盘编号信息关联捆绑以执行输送和分拣。
        任何无法被ATR识别的行李将送往最近的人工编码站。
        在所属航班出发装运转盘开放时间之前进入行李处理系统系统里的行李将被送往早到行李存储系统。若距离该行李的航班离港开放时间是在配置参数之内,则该行李将不被送往早到行李存储,而是被暂时安排在DCV分拣环路上循环直到航班的出发装运转盘开放。在行李处理系统监控系统上可实时监视DCV分拣环路上“缓存”的行李,若缓存行李过多, 行李处理系统监控系统将警示提醒系统操作人员。
        (5)早到行李存储EBS
        早到行李储存在货架式早到行李存储系统,分国际与国内区域,每个区域各有2,000件存储位。
        一般情况下,国际区存储国际出发的早到行李,国内区存储国内出发的早到行李,特殊情况下国内/国际区域可相互共享存储资源。早到行李的按随机分配的原则储存到货架内的存储位。
        EBS除提供早到行李存储功能以外,同时也兼备作为第二级的空托盘缓存。
        (6)空托盘存储系统ECS
        空托盘存储区域位于DCV托盘加载站的上游,值机岛的下方,悬挂于11.25m出发层楼板下方。
        DCV ECS的存储能力不低于2000托盘。
        每个中转线托盘转载点配置了不低于50件的空托盘缓存。
        (7)到港行李
        ①到港行李–正常行李
        到港行李被卸载到分配给航班的到达行李装卸线上,随后通过输送线导入到到达行李提取转盘。到达行李提取转盘有长(约100m)和短(约70m)两种类型,长转盘对应有2条输送线,而短转盘只对应一条。
        行李提取大厅共设有21个标准斜面行李提取转盘供旅客提取行李。
        ②到港行李–超大行李
        到港超大行李通过到达超大行李装卸线输送到位于旅客到达区域的超大行李到达柜台。
        特殊行李、以及超大行李输送线无法运输的行李(例如帆板),由装卸人员人工送往超大行李到达柜台。该人工路由也兼备航班取消、退运行李的功能。
        (8)空筐回收
        本项目通过人工经由超大流程的电梯输送与分配行李空筐到值机柜台。
        (9)自助托运系统 SBD
        本项目设有26个国内行李自助托运柜台和26个国际行李自助托运柜台,自动托运柜台为全自动(Full-Automatics)类型,可完全替代传统托运行李值机流程。
        自助托运设备集中布置,应用两站式流程。
        二、行李处理系统的简介
        广州某某机场的行李处理系统(BHS)是西门子设备,总投资约6.5亿元,是国内首个全套使用DCV托盘小车的行李分拣系统。DCV行李处理系统也叫智能目的地编码小车系统(Destination Coded vehicle),主要承担着高速输送旅客行李的任务,系统分拣存在多条冗余路径,行李分拣可根据最优路径运行,最快仅2分钟抵达相应分拣目的地,最大限度缩短了行李托运交付时间。
        行李系统全长32公里(皮带系统14公里,托盘系统18公里),拥有小车约4800辆。该行李系统配备11个值机岛、22条收集输送线、42个离港转盘、21个到达转盘、2个共计可容纳4000件行李的早到系统、2个中转系统、11个三级安检开包间、2套中转再办票系统。系统设计出港行李处理能力为15,400件/小时,到港行李处理能力为7,900件/小时, 满足旅客吞吐量为4500万/年旅客流量。
        同时行李系统配备RFID电子标签识别系统,标签上记录有旅客个人信息、出港、到港、航班号等信息。通过RFID读卡器,可高速读取旅客行李信息,解决条码标签被挡住或是行李箱存在多条码等情况,实现高效性跟踪和分拣。
        早到系统是一套独立分拣系统,采用托盘式存储模式,可容纳量高达4000件。还能按照系统设定精准、高效提取单件或者多件早到行李,提高系统的分拣功能。
        新航站楼有两个值机岛均配置全自助行李托运设备,平均分配至国内与国际两边使用,。旅客使用国内自助托运设备需要先自行在自助值机设备中值机并打印行李标签,行李绑好标签才能进行自助托运。国际自助则可在一台设备中完成打印行李条码标签,并可在设备引导下绑好行李条码便可完成托运流程。如行李因安全原因需要检查,屏幕会有相应的提示指引旅客到对应的开包间进行检查。自助托运流程需时大约需要3分钟。
        三、行李自动分拣原理
        所谓行李自动分拣,是通过行李的标识、行李报文、航班滑槽分配规则和行李的识别等信息进行比较和转换实现的。行李处理系统主要通过与机场运营数据中心相连接,以接收航班信息,通过与机场离港控制系统连接,以接收行李报文。
        通常情况下,行李处理系统中分拣分配计算机实现自动分拣的方式如图2所示:
        (1)在行李条码信息方面,其主要通过旅客办理行李托运手续后,经离港系统终端计算机形成,以条码标签的方式附着于行李之上,通常以10位数字代表。行李上的条码信息经自动扫描站扫描后,信息自动传送至分拣分配计算机,从而确立了行李条码和跟踪行李编码间对应关系。
        (2)在行李报文方面,其主要以航班号、行李条码信息、目的地代码和行李件数等信息为主,是由离港系统终端计算机形成,经行李处理系统,最后发送至分拣分配计算机之中。
        (3)在航班和滑槽分配方面,其中航班信息主要以值机开始和结束时间、航班号、起飞时间、目的地代码内容为主,是由机场运营数据中心连接行李系统通信接口后,将信息传送至分拣分配计算机之中。分拣分配计算机在接收到航班信息后,通过行李操作人员建立航班号与分拣滑槽对应表实现。
        一般来说,行李处理系统的分拣方式分为人工分拣、半自动分拣和自动分拣。每种工作模式都有其优点和缺点。机场行李分拣系统的设计者可以根据机场的实际情况,选择科学合理的分拣系统工作模式。
        3.1手动排序模式
        根据我国许多机场采用的行李处理系统,人工分拣模式是最常见和应用最广泛的模式,尤其是在中小型机场。所谓的人工分拣模式主要是指到值机柜台办理行李交付后,通过安全检查后的行李会直接通过输送线运送到出发的转盘,然后工作人员会把行李送到相应的根据的具体航班乘客飞行。这种排序方式的优点是系统相对稳定、可靠、结构简单、使用方便。但是目前还没有办法完全实现开放签到,这需要大量的人力,分拣人员的压力也很大。因此,无法配置早到行李存储系统,不适合枢纽机场。
        3.2半自动分拣模式
        行李在值机柜台交运后,接受安检后安全的行李通过输送线运送至分拣设备进行分拣。系统采用分拣机进行一级分拣,分拣机下游对应离港转盘。分拣机将多个航班的行李先分拣至某个离港转盘,再由人工进行二次分拣,最后将行李装载至对应的行李拖车。目前。半自动分拣模式应用于上海浦东机场T2航站楼。
        (1)分拣模式特点
        优点:效率高,运行可靠;充分利用柜台资源,可实现开放式值机。
        缺点:需要人工进行二次分拣;分拣机利用率低,没有充分发挥分拣机的作用。
        (2)备份方式
        分拣系统与输送线间进行备份,即分拣机出现故障时,降效为直通转盘的人工分拣模式。
        3.3全自动分拣模式
        行李在值机柜台交运后,接受安检后安全的行李通过输送线运送至分拣设备进行分拣。系统采用分拣机进行全自动分拣。分拣机下游采用离港滑槽形式,每个滑槽对应一个航班,行李由分拣机直接分拣至对应的航班,分拣过程不需人为干预,运营部门仅需按照航班信息分配滑槽,并在相应滑槽布置人力装载行李即可。目前,全自动分拣模式应用于北京首都机场T2航站楼、广州新白云机场、武汉机场等。
        (1)分拣模式特点
        优点:效率高,运行可靠;充分利用柜台资源,可实现开放式值机;无需人工二次分拣。缺点:系统复杂、集成度过高,投资较大。
        (2)备份方式
        系统备份系统,即2套分拣机间互为备份。
        四、行李标签、识别技术及发展趋势
        当前,国内行李标签主要以IATA标准的T形条形码为主,同时在进行识别时引入激光条码阅读器进行操作。此外,一种通过将无线射频电子标签(RFID)嵌入行李标签的方式也有使用。
        (一)IATA条形码标签
        在条码技术中,条码符号是一个最为关键的技术,其主要以条、空和相应数值字符组成。条码符号经光照(以红外光为主)后,条码内具有深色的条码将光吸收,而具有浅色的空侧则反光至扫描器之中,经扫描器将其转换为电子脉冲,从而将条码的条空格式进行模拟并得出结果。经扫描器得出的电子脉冲经译码器换算为二进制码,后二进制码传至控制器或计算机中。常见的IATA行李标签主要采用交叉25码的一维条形码,并通过一个10位数字进行信息表述。
        条码识读系统由扫描系统、信号整形、译码三部分组成,条码读码技术具有标签成本低,实现行李免提转机等优点,但是,其在识别率、条码信息记录数量等方面存在不足。
        (二)RFID电子标签
        无线射频识别技术(RFID),其在行李处理系统(BHS)中的应用研究提供了实现多种信息增值服务的基础[4]。与传统条形码相比,RFID在读取信息上不受行李条尺寸大小和粘贴位置的限制,无需限制行李条码粘贴方式与托运行李摆放方向;在信息收集数量、自动搜索目标、批量信息识别以及非接触性等方面与其他识别技术相比具有较大优点,另一方面RFID标签对水、油与化学物品有强抵抗性,有效避免标签因破损污损导致读码失败的情况;同时RFID标签能比传统条形码携带更多信息,利用标签中的日期字段可对行李中的遗留行李标签进行过滤,防止发生误读。当前国内民航系统中在应用RFID标签方面尚处于试验阶段,由于其在标签识别率、信息储存容量等方面具有明显优势,因此,其被认为是取代传统条码识别技术的下一代行李信息编解码技术。尽管如此,RFID标签也存在着诸多不足之处,诸如标签成本相对较高、在现实机场普及率偏低以及该系统与自动分拣系统不兼容等问题。
        (三)发展趋势
        通过分别介绍IATA标签技术和RFID标签技术,后者因其在读取便捷性、信息重复写入以及信息储存容量等方面较IATA技术具有较明显优势,因此其具有一定的发展空间。尽管当前RFID标签技术在部分地方存在问题,但其作为一种新兴的技术,随着研究力度的不断加大,其使用成本、标准完善、不同机场标签互认等方面都会得到明显改善,这将进一步将RFID标签技术推广至民航行李处理系统之中。在广州某某机场航站楼行李系统项目中配置了数十个个ATR自动标签读取器均支持RFID芯片识读,为航站楼行李准确识读正常分拣提供了可靠的保证。其中国际自助托运设备中已全面投入使用RFID标签进行识读,以完全使用自助托运设备的柜台进行统计,当月内托运的行李总数已达3000件,读取成功率达到了99.5%。
        另外自助值机设备的使用也是未来的发展趋势,在广州某某机场航站楼,行李系统采用了较先进的自助托运设备,从航站楼开航便投入使用,共部署了约50台自助托运设备,借助于自助值机托运设备可为航空公司节约大量办理行李托运的人力资源,据数据统计显示,当月始发行李共计50余万件中有12万件行李通过自助托运设备进入系统进行分拣,占比25%。其中国内自助托运设备共托运10万件,占比21.7%,日均处理4千余件,国际区自助托运设备共托运一万余件,占比3.4%,日均处理600件。
        结束语:
        当前,随着我国改革深化和经济体制创新,我国民航事业发展正处于快速期,因此建立和完善民航机场的基础设施是发展中关键环节,并与世界先进民用机场对标发展具有重要的意义。行李处理系统在提高民航机场行李处理服务水平和质量方面起到决定性作用,其已经与安检系统和离港系统共同被认定为民航机场三大关键运营系统。可见,不断地改进和完善民航机场行李处理系统对我国民航事业发展具有极其关键的基础性作用。
        参考文献:
        [1]任彬,李柯,条码识别技术在行李分拣系统中的应用  2017
        [2]李连,自动行李处理系统相关技术  2016

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