智慧机场背景下的ICS 独立运载行李处理系统

傅 愉

（民航机场成都电子工程设计公司上海分公司，上海 201306）

1 航空旅客行李运输发展背景和新要求

IATA（International Air Transport Association，国际航空运输协会）预计在新冠疫情结束后，全球机场旅客吞吐量将迅速恢复和增长。近年来，IATA 推荐采用“行李高速传输和分拣技术”的行李处理系统，实现减少旅客行李处理时间和降低航司日常运营成本，同时也能很好地满足国内外大型枢纽机场旅客行李超远距离输送、分拣的需求[1]。例如，从航站楼A 输送到航站楼B。IATA 的第753 号决议规定，航空公司应该在旅客行李托运、安检、传输、存储、装机、卸载、提取等各个环节追踪行李，还应该将追踪到的旅客行李信息进行共享，满足通用的数据交换要求，从而方便旅客、联运航空公司、第三方平台等对行李数据的获取和利用。

根据中国民航局2020 年公开发布的《推动新型基础设施建设促进民航高质量发展实施意见》和《五年行动方案》，将充分利用云计算、大数据、人工智能、区块链等新一代信息技术和自动化技术，重点建设运行更高效、更智能、更绿色的民航新基建设施，其中先进的旅客行李处理系统（Baggage Handling System，HBS）就是其重点鼓励推进的建设项目之一。通过打造先进的旅客行李处理系统，可以更加方便地实现IATA 规定的旅客行李全流程追踪的功能。

2 机场行李独立运载系统

2.1 行李处理系统分类

机场行李自动处理系统是一套对旅客托运行李进行称重接收、安检跟踪、快速输送、自动识别、自动分拣及信息处理的自动化系统。该系统主要由机械设备、电气设备、PLC 控制设备、网络设备、信息系统、应用软件等组成。

根据IATA 发布的机场开发手册中的旅客行李处理设备章节，行李处理系统分为三类：第一类适用于高峰小时旅客行李数量不大于999 件/h 的情况，一般在支线机场使用，该类行李处理系统广泛使用人工分拣；第二类适用于高峰小时旅客行李数量在1000～4999 件的情况，在国内的中型和一般的大型机场使用，IATA 手册建议这类机场应该考虑自动分拣系统，可以优先选择翻盘式分拣机，也可以根据实际情况选择选择I 型DCV（Destination Coded Vehicle，目的地编码小车）系统。第三类适用于高峰小时旅客行李流量大于等于5000 件/h 的情况，IATA 手册建议使用翻盘分拣机或II 型DCV 系统。

2.2 独立运载系统（ICS）

根据IATA 发布的机场开发手册中的旅客行李处理设备章节，ICS（Individual Carrier System，独立运载系统）属于其中描述的II 型DCV 系统范畴，其可以很好满足大型枢纽机场中大量的旅客行李的传输和分拣的需求，属于运行自动化很高的行李处理系统。

在ICS 系统中，独立运载小车通过输送机上两侧的双窄带的转动带动其前进，也有的独立运载小车通过自动驱动电机获得动力源。规格不同的旅客行李被装载在规格统一的独立运载小车/托盘上，系统以“运载小车”或“托盘”为标准规格的传输“物件”，进行传输和分拣等处理，这不仅方便自动化操作，也有利于保护旅客行李。

2.2.1 组成和工作流程

ICS 系统主要由闭环输送系统、智能控制系统（底层控制、高层控制）等组成，其中，闭环输送系统一般由水平输送设备、倾斜输送设备、转弯输送设备、水平分/合流器、垂直分/合流器、分拣卸载设备等四大类功能设备构成[2]；智能控制系统具体设备主要包括放置在控制机房的功能服务器（如数据库服务器、分拣服务器、SCADA 服务器、测试服务器等），以及放置在现场不同功能单元的工作站（如信息系统监控工作站、SCADA 监控工作站、行李处理厅查询工作站、行李安检工作站、人工编码工作站等）、存储设备（本地硬盘、云存储设备）、网络交换机（考虑行李分拣大厅的环境，一般为工业级交换机）、PLC 控制设备以及相应软件等（图1）。

图1 智能控制系统的基本物理组成单元

为了便于对其工作流程进行介绍，可将其物理设备进一步切分成：和值机柜台、自助值机设备相连的行李前端多级导入单元，快速运输行李到后场的高速运输单元、自动识别行李条码失败后需要人工辅助处理的人工补码单元，在后场集中进行行李安检的安检单元，存储、发送、回收空筐的空筐存储单元，存放旅客提前交运行李的早到存储单元和最关键的、对旅客行李进行快速分拣以便行李快速装载出港的分拣卸载单元（图2）。

图2 工作流程示意

第一步：旅客行李导入。旅客办理登机手续和行李托运时，行李在人工柜台或自动值机系统进行常规安全检查（国内机场一般为双通道X 光机）后，再由普通皮带输送线送到附近的行李导入单元进行装载。行李导入单元一般分成多级或者多段进行，以便于行李按照固定的间距进行输送并按前后顺序装入到独立运载小车上，避免行李导入前堵塞。行李有两种方式装入到运载小车：一是在进行人工绑定后由侧面装载单元导入到运载小车中，另一个是通过自动条码识别，由传输设备从顶部导入运载小车。

第二步：行李条码和运载小车绑定并开始在后场传输。行李通过值机柜台进入导入单元的过程中，系统会通过读码器读取行李条码信息和小车识别码信息，行李进入运载小车后，行李条码与小车识别码两种会进行自动捆绑；若自动绑定失败，行李将会被运载小车转运分流到人工补码站（单元）进行人工扫描绑定，这种情况的发生概率一般低于1%。

第三步：行李集中安检。对于有安检需求的行李，如中转行李、可疑行李等，通过读码器等的识别，系统会将相应的独立运载小车分流到后场集中安检的旁路上，在该旁路上一般安装有高速CT 安检机。行李安检完毕后，合格的行李将会被运载小车返回到主线上继续运输，而需要进一步安检的行李将被送往人工开包工作站（单元）。

第四步：行李高速运输。被确定安全的行李将通过高速运输单元传输到航站楼的站坪层离港大厅、早到存储库，甚至登机口。运输速度最高达到7～10 m/s，可以确保行李及时准确装机离港。

第五步：行李集中存储。根据不同航班的值机开放时间，例如提前2 h 值机，旅客提前交运的行李将会被运载小车运输到早到旁路，并且进行存储ICS 系统根据早到行李系统存放需求、以及航站楼的建筑空间等要求，存储方式一般可以分为：立体库行李存储和巷道式的行李储存。前者占用建筑面积较少，属于静态存储，但是进出入库时间相对更长；后者占用建筑面积更多，属于动态存储，行李的进出时间相对更短。

第六步：行李分拣装机出港。根据航班起飞时刻，需要按照规定的提前时间，把早到行李或者刚交运的行李传输、分拣到出港转盘或者滑槽，人工把分拣好的行李装载到对应航班的行李拖车上，行李拖车将行李运输到飞机货舱旁。

2.2.2 技术特点

（1）可扩展性好。在航站楼建筑空间允许的情况下，翻盘式分拣机方案扩容较难，ICS 独立运载系统扩容较方便，一般通过增加子系统或者增加线路的长度来进行扩容。

（2）分拣方式更可靠、更省电。ICS 独立运载系统一般采用多条分拣环路执行分拣，这样可以提高设备工作的冗余度。一般单条环路的处理能力为2000～3000 件/h，每个环路可有多条回路组成，当旅客交运行李数量较少时，只需启动部分回路进行运转，从而节省电力和设备运行时间。而对于传统的翻盘式分拣机，不论行李处理系统中导入的行李数量是多少，都需整条分拣环路进行运转[3]。

（3）行李处理时间更少。传统的行李系统一般是由前部的皮带输送机和后场的翻盘分拣机等组成，系统中皮带式输送机和翻盘分拣机运行速度一般小于2 m/s。而ICS 独立运载系统采用的双窄带输送机运输，或者自带高效驱动小功率电机，运行速度可以达到10 m/s。因此ICS 独立运载系统输送速度高，处理时间更少，在长距离输送场景下，ICS 可以发挥处理时间上的优势，以确保在飞机起飞前，最后一件旅客交运行李能够按时装运到飞机上[4]。

（4）建造成本相对更高，但有下降趋势。等同功能、性能要求下，ICS 系统建设成本更高。从汇率、国内外供应商数量、备件的议价能力等方面，ICS 独立运载系统的造价一般要比传统的翻盘式分拣机行李处理系统高出25%～40%。

（5）综合考虑运维保障成本，其总成本更低。根据相关资料，结合初期建造成本，再考虑维护人员成本、设备耗电量、备件消耗等方面情况，ICS 独立运载系统综合成本更低（包含机场、航空公司、安检部门承担的所有成本）。

（6）ICS 独立运载系统代表了行李处理系统的发展方向，其行李处理效率更高、处理过程更智能、更绿色。

2.3 ICS 或DCV 的应用情况

作为先进的行李全自动化处理系统，ICS 独立运载系统被广泛的应用在全球众多大型国际机场中，尤其适合远距离输送，包括北京T3 航站楼、首尔仁川国际机场、希思罗国际机场、新加坡樟宜机场、广州白云机场T2、海口美兰T2、深圳机场卫星厅和T3 改造、成都天府机场以及西安咸阳国际机场T5 等。

3 结束语

本文主要介绍ICS 独立运载系统的组成、工作流程以及该系统的技术特点，相对传统的“皮带+翻盘式分拣机”行李处理系统优点众多，可以理论上实现行李的100%全程跟踪和实时追溯。目前国内外只有少数几家提供较为成熟的ICS 独立运载系统产品，但是在国内国际双循环战略下、科研能力和技术不断成熟的条件下，市场的充分竞争将使得ICS 产品和维修备件价格进一步降低，从而使得独立运载系统更容易得到用户的最终青睐。作为新一代的独立运载行李处理系统，ICS 使行李处理更智能，实现绿色运行和低成本运营保障的目标，RFID 自动跟踪技术使其具备非常高的效率与准确性，符合绿色机场、智慧机场内在建设要求。