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摘要：城市航站楼是机场航站楼在城市中心区的延伸，以实现机场在城市中心区提供的各项航空服务。行李处理系统作为城市航站楼航空功能的核心部分，除应具备机场航站楼内的行李系统基本功能外，还应根据城市航站楼自身及轨道运输载体特点，实现城市航站楼行李系统特殊功能。本文针对城市航站楼的功能与组成进行分析，研究影响城市航站楼行李处理规模的因素，从行李处理流程、行李处理能力、轨道交通接驳系统等方面提出系统设计思路，引入国内某城市航站楼的自动化行李处理系统作为案例进行分析，为未来城市航站楼自动化行李处理系统的建设提供参考。
关键词：城市航站楼、行李处理系统、早到行李存储、集装箱输送
一
引言
城市航站楼（City Airport Terminal）是机场航站楼在城市中心区的功能延伸，以实现机场在城市中心区提供的各项航空服务。城市航站楼作为一种新型城市综合体，集航空服务功能、多线换乘的轨道交通车站、交通接驳设施、综合物业发展于一体，为航空旅客提供一站式服务。如图1所示，在城市航站楼内旅客可以享受市内的一站式购票、值机、行李托运、交通换乘等服务，在减少机场航站楼服务压力的同时也为旅客提供了便利。旅客到达城市航站楼即可马上释放双手，轻松前往机场或从事其他活动。
图1 城市航站楼示意图
目前，机场航站楼行李处理系统设计已经相对成熟，但城市航站楼在国内尚处发展阶段，北京、上海、广州、苏州等城市虽已投入建设城市航站楼，但其行李处理均采用人工处理模式。自动化系统减少人工成本，提高自动化程度，提高运输能力，降低出错率，时间更有保障。因缺乏成熟的理论支持、缺少实际运营数据及较复杂的流程，城市航站楼自动化行李处理系统设计的研究有一定的困难[2]。
二
城市航站楼全线行李处理系统功能及组成
1.系统功能
城市航站楼行李处理系统实现行李托运功能，收集旅客托运行李，自动处理输送行李。乘客可以选择在城市航站楼第一时间办理值机和交运行李手续，从而解放双手，从事其他活动享受轻松旅行。城市航站楼行李系统主要功能有：
（1）值机、行李托运
旅客在值机柜台办理值机登机手续，将行李托运。
（2）行李收集输送及安检
旅客交运行李经过安检后，统一收集并向行李房进行输送。
（3）行李装箱
经过安检、开包检查确认安全的准时（Just in Time，JIT）行李，将输送至行李房装箱区装入集装箱。
（4）行李集装箱的运输及装卸车
行李集装箱分为行李实箱和行李空箱，行李实箱为装满行李的集装箱，行李实箱通过集装箱输送线输送至站台边，等待装车。行李空箱从机场返回至城市航站楼，从行李车厢卸车后，通过集装箱输送线运输至装箱区重复利用，或运输至空箱储存区暂存。
（5）行李空箱暂存
多余的行李空箱将运输至空箱储存区暂存。
（6）早到行李储存
经过安检、开包等检查确认安全，但不需要即刻出发的行李，将进入早到行李储存系统暂存，待机场航班开放后，再输送至装箱区装箱运输。在机场航站楼中，早到行李有两大来源：一部分是在离港航班离港时间之前且早于装运装置打开时间完成值机的始发旅客，而绝大部分早到行李是因为中转旅客产生。城市航站楼不存在中转旅客，因此城市航站楼的早到行李完全来自先于离港航班在装运设备处打开之前到达行李处理系统的行李。因此在设计城市航站楼早到行李存储容量时应考虑到城市航站楼的定位以及入驻航空公司的运营策略。
（7）超规行李处理
除标准行李之外，城市航站楼同时接收旅客托运超规行李，超规行李在超规柜台交运后，经过安检、开包等流程，通过大件电梯或提升机输送至装箱区进行装箱。
（8）信息跟踪
交运行李全程信息跟踪、行李信息自动上传至机场端。全程行李跟踪信息可以实现旅客实时查询行李信息或海关全程监管的需求。机场端跟踪节点的数据采集通过射频识别、激光扫描、光学图像扫描等多种技术手段实现，其中射频识别技术以其高识别率，配套自动化设备种类齐全等优势，结合国际国内民航发展现状，民航局均推荐有条件的机场、航空公司在行李处理业务中应优先采用RFID射频识别技术。在城市航站楼中，应与机场保持一致，采用RFID射频识别技术对行李进行全流程跟踪。
2.系统组成
全线行李系统分布于城市航站楼、行李车厢、机场航站楼三部分。城市航站楼全线行李处理系统主要包含以下子系统：
（1）城市航站楼
①值机子系统
值机子系统为机场航空旅客提供国内、国际值机及行李托运业务，行李在柜台经过安检后进行收集输送。值机子系统包含：值机柜台、值机称重输送机、双通道X光安检机、过渡输送机、收集输送机。
②行李输送子系统
旅客在值机岛托运的国内、国际安全行李，收集后输送至行李房进行下一步处理。普通正常出发行李输送至装箱区，进行装箱作业。早到行李需分流输送至早到行李储存区进行暂存。
③集装箱运输子系统
集装箱运输子系统处理行李实箱和行李空箱，由行李装箱、集装箱运输及空箱储存三部分组成[3]。
行李装箱：为保证行李快速装卸，行李在车厢内稳定储存，行李应存入集装箱通过列车运输。城市航站楼设置装箱作业区，将单件行李装入集装箱。
集装箱运输：集装箱装满后需要运输至站台，等待装车。从机场运回的空箱从车厢内卸载至站台后，运输至装箱区或空箱储存区。
空箱存储：空箱未收到调用指令时，则进入空箱储存区进行储存、清理。
④早到行李储存系统
城市航站楼提前接收行李将是城市航站楼吸引旅客的重要方法之一，航站楼行李系统配置国内、国际早到行李储存系统用于储存国内、国际的早到行李。早到系统可全部按航班或时间段或部分按航班部分按时间段分配，全天滚动使用。
⑤超规行李子系统
城市航站楼站提供超规行李托运服务，在专用的超规值机柜台办理行李托运手续。超规行李必须经过大通道X光安检机的安全检查，安全的超规行李送至行李房内行李装箱区进行装箱，超规行李与普通标准行李一样，装入行李集装箱进行运输。
⑥行李空筐回收子系统
值机柜台收运的软包行李装于行李筐内运输至装箱区，待软包行李装箱后，空筐返回至值机柜台。
⑦交运行李系统
安全检查对于保障民航飞行安全有举足轻重的意义。因此，航站楼行李系统设计中安检模式的设计十分关键。设计的安检模式不仅必须满足民航飞行安全的基本要求，还要兼顾旅客便利性、机场管理的便利性等要求。
城市航站楼是航站楼在城市中心的前置，城航楼交运行李安检系统也应按照航站楼设计原则，与机场航站楼安检模式保持一致，遵循中国民航行业的安检规范及标准。
城市航站楼设置前置预安检，对可疑行李进行初级检查，处理大部分需要开包的可疑行李，减少在机场开包检查的数量，排除大部分开包检查时寻找旅客的麻烦。
（2）行李车厢
如图2所示，列车贯穿于城市航站楼与机场航站楼之间，设置一节专用行李车厢，行李车厢与乘客车厢隔离，行李车厢是全线行李托运系统的连接纽带，完成城市航站楼与机场航站楼之间行李实箱、行李空箱的运输[4,5]。
图2 列车运输方案示意图
如图3所示，行李车厢行李系统由集装箱进出车厢部分和集装箱暂存部分组成：
图3 行李车厢行李系统示意图
①行李集装箱进出车厢部分：车厢门口布置集装箱输送线及对位摆臂输送机，用于集装箱（行李实箱、行李空箱）自动进出车厢。
②行李集装箱暂存部分：沿着车厢中心线，布置集装箱输送机，以及卡紧设备，用于集装箱在行李运行过程中的缓存。
（3）机场航站楼
机场航站楼行李系统均由集装箱运输子系统、行李输送子系统、行李空筐回收子系统、超规行李子系统组成。
①集装箱运输子系统
集装箱运输子系统处理行李实箱和行李空箱，机场航站楼的集装箱运输子系统由集装箱装卸、行李掏箱、集装箱运输及空箱储存四部分组成。
②行李输送子系统
单件行李从集装箱内掏出后，放置于行李输送线上，行李向下游输送并接受在线安检，安全行李自动输送并汇入机场内部行李系统。
③行李空筐回收子系统
软包行李需要装入行李筐输送至机场内部行李系统，行李空筐则需要从机场离港装卸线回收并返回运输。
④超规行李子系统
超规行李从集装箱内掏出后，需要经由人工处理，运送至机场航站楼内部。
⑤交运行李系统
机场端内部设置后置安检，保证进入机场航站楼内部行李系统的行李绝对安全，确保飞行安全。
三
城市航站楼全线行李处理系统工艺流程
单件出发行李在城市航站楼值机柜台交运、安检、收集、输送，并装入集装箱，行李集装箱通过轨道交通运输至机场，行李掏箱后，运输至机场航站楼行李系统。国内、国际行李分开处理，城市航站楼至机场航站楼全线行李工艺流程如图4所示。
图4 城市航站楼至机场航站楼全线行李工艺流程示意图
（1）标准行李流程
旅客在值机柜台办理行李交运手续时，将行李放在称重/贴标签输送机上，办票员完成行李的称重、贴标签工作。
称重/贴标签输送机配置规格检查装置，检查行李尺寸和重量，对于超规格的行李，称重/贴标签输送机反向运转，退出行李；合格行李进入X光安检机接受安全检查。
经过安全检查的行李被输送到过渡输送机，此时系统向收集输送机预订窗口，当预定的窗口到达后，行李自动输送到收集输送机上。
分拣模式采用直通模式进行分拣。分拣的行李对象是：离港行李、早到行李。根据行李识别所读取的行李信息，对行李进行分拣，分拣的目的地：装箱区、人工编码站，早到存储系统。对于无法识别的行李，由有关人员对此类行李进行专门的人工处理。
（2）超规行李流程
超规行李在超规行李柜台办理交运手续。超规行李经过称重/贴标签输送机，由大通道X光检查机进行安全检查。安全的超规行李通过人工方式送至行李房进行装箱。可疑行李现场开包。
（3）集装箱流程
为保证行李快速装卸，行李在车厢内稳定储存，城市航站楼行李应存入集装箱通过列车运输[3]。在城市航站楼内设置装箱作业区，将单件行李装入集装箱。装箱模式采用人工或机械臂辅助的半自动模式，如图5所示。集装箱装满后运输至列车站台，等待装车。从机场运回的空箱从车厢内卸载至站台后，运输至装箱作业区或者空箱存储区。
图5 机械臂辅助行李装箱
（4）特殊情况行李流程
若遇特殊情况，需要取回行李时，需先查询行李位置：
①若行李在城市航站楼装箱作业之前的位置，行李可以在城市航站楼取回。集装箱管理信息系统标记该行李，行李运输至城市航站楼站装箱工位，装箱工人扫描到此行李时，系统工作站提示。此件行李不装箱，装箱工人将行李放置于旁边，由其他工作人员搬运至值机厅服务台，等待旅客取回。
②若行李位于城市航站楼站与机场航站楼之间的位置，行李可以在机场航站楼取回。集装箱管理信息系统标记该行李，行李运输至机场航站楼掏箱工位掏箱时，系统工作站提示。此件行李取出放置于旁边，不进入下一输送环节。工作人员将行李搬运至机场服务台，等待旅客取回。
③若行李位于机场航站楼掏箱环节之后，行李已进入机场内部行李系统，按照机场旅客行李取回流程进行处理。
（5）行李处理时间
城市航站楼全线行李处理时间包含城市航站楼行李处理时间、轨道运输时间与机场航站楼行李处理时间。城市航站楼始发行李运送时间的一些通用指标参见表1，需要由轨道方以及机场方共同确定，且各机场会有所不同。这些指标参数不仅影响城市航站楼截止办理旅客值机托运业务时间，同时也影响城市航站楼行李早到储存系统设计规模。
表1 城市航站楼全线行李处理时间
四
城市航站楼行李处理系统规模的规划设计
上文已对城市航站楼全线行李处理系统组成及其功能进行论述，各个子系统之间相互约束且相互影响，全线行李系统处理能力由“瓶颈”系统能力决定，因此在规划设计过程中，各子系统的功能需与整体系统目标保持一致，通过内部协调实现系统整体效能最大化，通过优化资源配置提升系统整体效率。
在规划设计城市航站楼行李处理系统规模时，不同于传统机场航站楼行李系统处理能力分析。除高峰小时旅客吞吐量、高峰小时行李量等参数之外，还需要对集装箱流量进行计算，同时还需要考虑与轨道交通接驳系统相关的车厢尺寸及其内部结构、发车对数、发车间隔、停站时间、站台形式、站台尺寸等参数[3,7]。
图6详细展示了影响城市航站楼行李处理系统规模的因素。
图6 影响城市航站楼行李处理系统规模因素
1.值机子系统规模
值机子系统规模由高峰小时行李流量和单个柜台值机能力决定，其中高峰小时行李流量由高峰小时旅客量和行李系数决定，通过计算可得到值机柜台的数量。
2.收集输送子系统规模
收集输送子系统规模由高峰小时行李流量和单条收集输送线行李处理能力决定，单条收集输送线行李处理能力约为每条1000件/小时，通过计算可得到收集输送线的数量。
3.集装箱子系统规模
集装箱装箱工位数量：根据人体工程学进行估算，单个工人装1件行李大约需要20秒，因此装满1箱容量为15件的集装箱需要300秒，从而计算出单个工人1小时装箱数量约为12个/小时，通过高峰小时集装箱流量可计算得到所需装箱工位的数量。
集装箱输送线规模：集装箱输送设备包含但不限于辊道输送机、链式输送机、AMR、集装箱提升机。集装箱输送设备速度约为0.2～0.5米/秒，集装箱处理能力约为120个/小时，通过高峰小时集装箱流量可计算得到集装箱输送线规模。
4.早到行李储存子系统规模
城市航站楼早到行李储存系统规模不仅与旅客规模及旅客类型有关，还与城市航站楼允许旅客提前航班起飞前多久办理行李托运，甚至是否接受过夜行李有关，提前办理值机托运时间窗口越长，则对早到行李储存系统规模需求越大，反之则越小。除此之外，城市航站楼可以起到缓解机场航站楼早到行李储存系统压力的作用。对于一些建设较早的机场航站楼，早到存储系统容量有限，因此可以在城市航站楼解决机场航站楼早到存储系统不足的问题。
5.行李车厢子系统规模
根据高峰小时行李流量以及列车行李运能，可计算得到行李车厢需求。列车行李运能由多方面因素约束影响，是设计行李处理方案时必须充分考虑的关键要素。
站台形式影响发车对数，从而影响发车间隔及停站时间；而站台尺寸直接决定站台上能停放最大集装箱数量。停站时间和集装箱装/卸车模式及流程共同决定单次停站可处理集装箱数量[7]。
车厢尺寸及内部结构、车门尺寸决定集装箱尺寸；集装箱、行李尺寸影响单个集装箱可容纳行李数量；单次停站可处理集装箱数、单个集装箱可容纳行李数量、发车对数最终决定列车行李运能。
6.城市航站楼行李处理系统处理能力计算
各个子系统之间相互约束并相互影响，城市航站楼行李处理系统设计规模演算过程参见表2。高峰小时旅客量及行李系数一般来自项目可研批复文件，列车发车对数、车厢及车门等尺寸一般由轨道运营部门提供，通过计算可得到高峰小时行李量及集装箱量，从而确定行李处理系统的需求，同时也可以反向验证列车能力与行李处理系统能力是否匹配并对全系统进行优化调整。
表2 城市航站楼行李处理系统设计规模演算
五
城市航站楼行李处理系统案例分析
本节以国内某城市航站楼为例，分析行李处理系统设计的具体应用，并解释说明在设计过程中需要考量的因素。
1.城市航站楼规模及系统功能需求
该城市航站楼为某市重点建设项目，主要功能包含轨道交通、交通接驳、航空功能、公共服务等。根据该项目前期可研报告数据（参见表3），近期（2025年）高峰小时航空旅客量为2800人次/小时，其中，国内高峰小时2044人次，国际756人次；远期（2035年）高峰小时航空旅客量为2400人次/小时，其中，国内高峰小时1752人次，国际648人次。
表3 城市航站楼近、远期高峰小时航空旅客规模
2.设计参数
①旅客交运行李系数
旅客交运行李系数为每个旅客平均交运行李的数量，设计中采用的行李系数为：国内0.50件/人，国际为1.05件/人（参见表4）。
表4 城市航站楼行李系统行李系数
②行李流量
通过高峰小时航空旅客量及行李系数计算可得高峰小时行李流量（参见表5）。近期，高峰小时行李流量为国内1020件/小时，国际790件/小时；远期，高峰小时行李流量为国内880件/小时，国际680件/小时。
表5 城市航站楼高峰小时行李流量表
③行李规格
为保证行李顺畅进入机场航站楼内部行李系统，因此城市航站楼与机场航站楼接收行李尺寸一致。标准行李规格参见表6。
表6 城市航站楼标准行李规格
④集装箱设计规格
行李集装箱根据轨道交通机场线的行李车厢和行李尺寸进行设计，集装箱参数参见表7，单个集装箱可容纳的行李数为：15～20件/个。
表7 城市航站楼集装箱尺寸
⑤集装箱流量
根据高峰小时行李流量以及单位集装箱可容纳的行李件数，可计算得到高峰小时集装箱流量（参见表8）。近期，高峰小时集装箱流量为国内57个/小时，国际44个/小时；远期，高峰小时集装箱流量为国内49个/小时，国际38个/小时。
表8 城市航站楼集装箱流量
⑥车厢运能
每列车配置一节行李专用车厢，如图7所示，行李车厢单侧4个车门，双侧共8个车门。车厢门口布置集装箱输送线及移动式对位输送机，车厢内布置自动化集装箱输送设备。停站时间为2分钟，集装箱运能为：15个/列，其中国内8个/列，国际7个/列。
图7 车厢行李系统方案图
列车停靠车门打开后，站台上4条集装箱输送线末端配置的4台移动式对位输送机，自动伸入列车门内，与车门内集装箱输送机对位连接。行李集装箱自动从站台输送至行李车厢内的输送线上：国际集装箱从站台的两条集装箱输送线，通过其中两个门进入车厢；国内集装箱从站台的另外两条集装箱输送线，通过另外两个门进入车厢。
近期，高峰小时集装箱流量为国内57个/小时，国际44个/小时；远期，高峰小时行李流量为国内49个/小时，国际38个/小时。每趟列车可装集装箱数为：8箱国内，7箱国际。通过计算可得，近期需要列车发车对数为9趟/小时，远期需要列车发车对数为7趟/小时，实际发车对数为15趟/小时。因此轨道运营发车能力满足城市航站楼行李需求。行李车厢运能分析（参见表9）。
表9 行李车厢运能分析
3.行李系统规模
根据第4章所述影响城市航站楼行李处理系统规模因素，可计算出各个子系统设计理论值。此外，在设计规模时还要考虑系统的冗余性，整套系统在各个子系统行李输送和处理环节设计了故障备份系统，对行李系统故障提供应急解决方案。子系统配置参见表10，当值机柜台出现故障时，可切换至其他值机柜台进行行李托运；行李输送线之间设置备份线，当一条输送线设备故障时，可切换至另一条输送线进行行李输送