智慧货站功能布局与流程设计初探

按照民航局印发《推进四型机场建设行动纲要（2020-2035年）》，到2035年将实现标杆机场引领世界机场发展，全面建成安全高效、绿色环保、智慧便捷、和谐美好的四型机场的要求，其核心：一是要实现标杆机场引领世界机场发展，二是要智慧便捷。

当前，国内机场货站功能、布局不尽合理，货站基本上人工处理，自动化水平不高，也不符合中转流程便利，没有处理好国际货物、国内货物中转衔接问题。笔者以为，智慧货站应该是AI+自动化。因此，智慧货站不能是一个现有货站的重现，应创新货站功能布局与流程设计，将简单、机械、重复、繁重、低效、高成本工作让机器去完成，实现货站自动化、智慧化，建设标杆机场，引领世界机场发展。

一、货站布局与功能

1、通常的机场货站布局

韩国仁川机场、日本成田机场、我国的香港机场由于地域狭小，这些机场基本上是国际货（国际航线），而地域宽阔的美国孟菲斯机场，由于有成熟的枢纽运营模式，货物先在门户枢纽机场完成入关，由此形成孟菲斯机场90%以上是国内货（国内航线）的独特现象。因此，这些机场在货站设计的时候，基本不用考虑国内/国际中转问题。

与上述机场不的是，国内大部分机场不仅有国际货（国际航线），而且还有许多国内货（国内航线）。机场不仅有国际货站，还有国内货站。大的机场往往还有几个货站。不仅有机场的货站，还有航空公司等的货站、快递公司的货站。（图1、图2、图3、图4）

　　

2、货站功能

货站主要有功能区：进港作业区、出港作业区、代理打板区、T货物处理区(即无需货站进行分解、组合处理的货物)；营业区、办公区等。

货物类型：主要有散货、ULD（航空集裝箱）、整板货物；　　

货站主要业务：组合作业（打板）、分解作业（理货）、安检、称重、熏蒸室；

货站附加功能：储存（冷）库，危险品库；

货站处理货物类型：普货、快件、邮件等

　　

图5是某机场西区国际货站平面图，其功能布局左边为出港作业区，右边为进港作业区，中间为代理打板作业区。左上角还设有散货冷库，右上角设有集装冷库。西货运区全为国际货站，国际-国内货物中转需要在东西货站之间短驳完成。

因货站冷库面积太小，无法适应迅速发展的冷链业务，逐将货站部分停车场改造为冷库（图8）。同样，货站设计没有考虑足够的空间存放空板、空箱、待装货物，只能将附近的空地临时作为空板、空箱暂存地方（图7）和出港货物待运区（图6）。

3、货站主要设备

1）叉车

货站的收货、提货、货物搬运主要是用叉车、小拖车（图9、图10）。

叉车主要使用柴油发动机。优点是功率大、爬坡能力强、作业持续时间长、使用成本低；缺点主要是不符合碳减排要求。目前，国内货站都开展叉车油改电，但也带来了其他问题，一是作业时间短，二是充电时间长，三是使用成本高，这些影响了油改电的推广。

2）升降平台

货机装货、卸货通常使用液压升降梯（图11），其缺点是装卸速度较慢，耗时，卸货后需要用拖车短驳到货站。疫情期间，也使用行李输送带给客舱、腹舱装卸货物（图12），遇到重货、重心高的货物，会下滑，甚至翻到，即不方便也不安全，只能应急使用。

　　

3）ETV和货架

大型货站普遍使用自动化堆垛机ETV（图13），这种堆垛机是串行工作方式，只能逐一存、取货物。

图13  红色为EVT车，蓝色的为立体货架

　　

4）地磅、安检机：

地磅用于货物称重；x光机用于货物出港安检。

二、智慧货站功能布局与流程

智慧货站不同于普通货站那样，国际、国内货站沿跑道一线布局。为了实现货站的自动化运行，智慧货站对功能布局和流程进行了重构。

1、布局

目前，国内机场货站基本上都是一层结构，基本没有考虑国际/国内中转衔接问题，国际/国内货物中转都需要先在国际货站提货，然后短驳到国内货站，反之也是如此。

智慧货站国内货站、国际货站分别布局在道路两侧，共三层：第一层在道路的两侧（图14）；第二层则连接在一起，中间布局冷库、危险品库、熏蒸室。国际、国内冷库中间围网隔开，设有海关通道（图15）；第三层为国内立体库，国际立体库、冷藏立体库（图16）。

2、功能与流程　　

智慧货站功能和普通货站相似，黄色为电动辊道布置区域（图17、18、19）。

3、设备

1）智能控制器

智能控制器用是一个附加控制装置，附加在ULD、托板、集装器等上面使用。实际上就是一个智能机器人，可以自行规划货物的运行路径，信息读写、无线传输，通过控制电动辊道的运行方向，转向，进、出升降梯，从而实现ULD、托板、集装器等货物沿着预定的路径自动化运行。

智能控制器在收货、货物进港的时候安装在散货集装器、整箱、整板上，出港、提货的时候收回智能控制器。（文中提及的运行过程中都假定安装有智能控制器。）

例如，立体库的中位于不同货架上的货物要出港，操作人员可以在电脑上用鼠标选中这些货物，然后点击货物目的地，这些货物就自动前往，不用人工干预。如同乘客听到登机通知后，自行走向指定的登机口一样，只不过这里是货物而已。

2）ETV

英文全称Elevating Transfer Vehicles，即升降式转运车，用于第三层立体货架货物的存、取。如果立体库货架底面采用电动辊道，过道也采用电动辊道，则可以不用ETV，货物存、取就类似一个人进、出酒店房间一样。

3）电动辊道（秤）

电动辊道（图21）用于ULD、整板、托板的输送，取代叉车的搬运功能。电动辊道单元由一组滚筒组成。电动辊道单元面积略大于最大的托板面积，可以前进、倒退、停止、加速、减速。可转向电动辊道单元还可以将货物进行转向。电动辊道单元的转动由智能控制盒控制。电动辊道待机电流是微安级，功耗基本可以忽略。

电动辊道秤可以在货物传输中自动、连续完成货物的称重。（图20）

图20：电动辊道电子秤  

图21：电动辊道驱动辊（带减速电机）  

4）三用梯（图22、图23）

三用货梯是全封闭的带空调的自动电梯，具备客机廊桥的所有功能，用于乘客登机、腹舱装卸货物、行李、邮件。

它有两种工作模式，乘客模式和货物模式。乘客模式的时候，就是普通的旅客登机梯。货物模式可以为腹舱装卸行李、货物、ULD箱等，应急的时候也可以给客舱装卸货物，不会因为货物重心高翻倒，或者因为货物重而滑落。

当然，为避免设计复杂，三用梯也可以只有一种货运模式，因为货运模式对乘客上下飞机同样适合。

5）AGV自动短驳车（图24）

Automated Guided Vehicle，简称AGV。通常也称为AGV小车，能够沿规定的导航路径行驶的运输车，这里的作用是将腹舱货自动短驳到指定的客机停机位。配合采用航空器和非航空器物理上隔离的飞行区跑道布局，即使AVG失控，也不会影响航空器安全。

6）货机廊桥、可升降电动辊道、升降梯

货机廊桥，这个类似于候机楼的客机廊桥，只是底面是由电动辊道单元构成，

电动可升降电动辊道连接在货机廊桥一端，整体可以升降，以适应不同高度的货机舱门。

升降梯底面安装有电动辊道单元，用于货物进、出升降梯，这样货物就可以上、下楼。

7）货物处理机器人（图25）

货物处理机器人有三种，一种是组合作业机器人、分解作业机器人和装卸机器人。

装卸机器人用于货物装卸，还可以扫描、识别、存储、读写、传输信息，具有叉车和抓取货物等功能；

组合作业机器人替代人工打板作业，分解作业机器人替代人工拆板、理货作业。

8）货物安检机（图26）

可以在不拆解货物的情况下，检查ULD、整板、散货集装器中是否有走私物品或违禁物品

9）环形分拣系统、组合作业系统

自动分拣系统就是将不同货代签发，但发往同一目的地机场的航空货运分单进行分拣。货代签发的航空分单为最小分拣单位，与普通的快递分拣不也一样。

10）散货集装器

散货集装器就是将散货装在一起，便于货物在电动辊道上移动。

三、智慧货站流程

1、货站（国际）进港流程

简要说明一下智慧货站（实物）进港流程。

1）超大型机械、设备

对于超大型、超重机械、设备可以直接从机坪运输至海关监管区域。如果无须进入海关监管区域，则完成报关手续后，走专用通道。其他需要进海关监管区域、自贸区区域的货物，则通过地下隧道进入。

2）超重、特殊尺寸等货物进港、中转

对于不适合自动化处理的货物，则由专用通道进、出（图301中绿色部分），超重、超大货物国内、国际互转(图301中箭头)。

3）腹舱货进港

国际腹舱货物，机坪短驳过来后，先航空货运单信息传输到智能控制器和货站货物运行处理控制中心（简称FOC），FOC依据信息发出相应指令，确定货物的处理方式。

腹舱货物进港分两类：一类是去国内中转或者提货；一类是国际转-国际中转。

（1）去国内中转或者提货的

如果无须分解作业的，则直接经升降梯去二层经海关通道，去国内货站中转或提货（图31橙色箭头）；

如果需要分解作业的，则分解作业后，经升降梯去二层经海关通道去提货区，或者国内中转区。

（2）国际转国际

A、无须分解作业的货物，直接整箱转国际（图31红色箭头），

B、国际需要分解作业（拆板）的，分解后的货物进入自动分拣线，如果为腹舱货，则在第一层完成组合作业，如果为货机货，则经传送带到二层完成分拣、组合作业。

C、需要冷藏的，处理后去二层冷库（国际）暂存。

4）全货机货物进港

全货机货物，经可升降货机廊桥进入货站。同样将航空货运单信息传输给智能控制器和FOC，FOC依据信息发出相应指令，确定货物的处理方

全货机货物进港分两类：一类是转国内或提货；一类是转国际。

（1）转国内或提货。

如果无须分解作业的，经海关通道转国内、或者提货（图32橙色箭头）；

如果需要分解作业的，则分解作业后经海关通道转国内、或者提货。

（2）转国际

a、无须分解作业的货物，直接整板转国际（图32红色箭头）；

b、国际需要分解作业（理货）的，分解后的货物进入自动分拣线，如果为腹舱货，则去一层完成组合作业；如果为货机货，则去二层环形分拣线完成分拣、组合作业。

c、需要冷藏的，处理后去二层冷库（国际）暂存。

2、货站（国际）出港流程

国际出港货物分两类：一类是一层国际收货区的特种货物、散货、整箱货、整板货；另一类是国内一层、二层转国际货物。

1）国内收货区的货物

A、特种货物

不适合自动化处理的国际出港，由专用通道进入货站出港（图33红圈）。

B、散货按腹舱货、货机货分别装入集装器，并附上智能控制器，腹舱货去一层国际腹舱货分拣区、货机货去二层国际货机货分拣区；整箱货经升降梯短驳去机坪、或者去三层暂存库；整板货经升降梯去货机廊桥、或者去三层暂存库。需要冷藏的货物则去二层冷库暂存。（图34红圈）

　　

2）国内货站一、二层转国际货物（图35、图36）

国内货站中转国际的货物分三类：整板货物、整箱货物、散货（集装器）。

A、一层、二层来的需要分解（拆板）作业的货物则分别进入一层分拣线和二层分拣线，然后进入组合作业。组合作业完成后，腹舱货由AGV自动运输车短驳到机坪，或者去三层暂存；全货机货去货机廊桥待装、或者去三层的暂存；

B、无须分解作业的整箱中转货去一层短驳到机坪、或者去三层暂存；

C、无须分解作业的整板中转货去货机廊桥待装、或者三层暂存。

需要冷藏的货物则去二层冷库暂存。

3、货站（国内）出港流程、进港流程

货站国内出港、进港流程与国际出港、进港相似，不再赘述。（具体见图17、18、19）

4、国际、国内提货

国内、国际货站的提货区都设置国内货站中央部分（图37），由一组单向车道构成，升降梯两边为车道，国际、国内到港货物从二层待提货区下来，由装卸作业机器人完成货物的装载、提货（图37）。

图37  提货作业区

四、智慧货站存储系统、运行

货站的第三层为立体库，一个是国际立体库，一个是国内立体库。第二层的冷库为一个独立系统，如果冷链发展需要，可以向上拓展存储空间（图19）。

立体库作为智慧货站运的辅助系统，用于货物暂存、空板、空箱的存放。自动化仓库技术已经非常成熟，设计的时候只要满足使用要求即可，这里不再细述。

智慧货站实物流程中的安检、称重、海关查验等等，这里没有说明，并非不需要，而是实际设计中选择合适的位置安装相应设备即可。如平台式电子辊道秤（GCS-P），在电动辊道一段上安装一套即可，就可以实现在线自动称量，并传输给FOC。当然，如果智慧货站出现系统故障，切换成人工模式即可，智慧货站照样可以运行。

智慧货站运行只需要操作人员发出货物出港装机指令、或者应货代要求发出提货指令，其余的全部由FOC的AI系统自动控制，无须人工干预。　

五、结束语

智慧机场是未来机场发展方向，机场运行也将逐步实现自动化运行，货站也不例外。

自动化货站国内、外没有先例，笔者根据机场货站的主要功能和流程，提出一个自动机场货站的解决方案，目的是抛砖引玉，与同行共同探索智慧机场建设，也期待有更好的智慧机场解决方案。

文中的智慧货站功能布局和流程设计也可以作为普通货站设计参考。