巨龍般的建筑物——T3 航站樓，擁有世界上最先進的行李處理系統(tǒng)（BHS）：每小時19,200 件行李的處理量，總長68公里的輸送帶，40 公里/小時的高速系統(tǒng)，能迅速行李將傳輸?shù)綑C場四處。建造這個價值20 億元的尖端行李系統(tǒng)，卻僅用了兩年半的時間。承接這個項目的西門子實施團隊，將每個參與者的精力都發(fā)揮到極限……

    隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，北京首都機場原有的兩個航站樓已經(jīng)難以滿足客流量的需求。預(yù)計到2015 年，首都機場的旅客年吞吐量將增到6,000 萬人次。為了適應(yīng)經(jīng)濟的發(fā)展，奧運會的成功舉辦，北京必須新建一座航站樓。在此背景下，一座巨龍般的建筑為巨龍經(jīng)濟而打造。作為世界上最龐大的單體航站樓，到底是什么構(gòu)成了她的血脈呢？“毫不夸張的說，T3 航站樓的行李處理系統(tǒng)，比建筑本身更像工程奇跡，它絕對是世界上最尖端的行李運輸系統(tǒng)之一。”西門子工業(yè)系統(tǒng)及技術(shù)服務(wù)集團機場物流部項目總監(jiān)Jeff Martin 先生如是說。

表1 世界主要大型機場規(guī)模對比

    現(xiàn)在北京已經(jīng)完成了無法想象的工程——世界最大的機場單體建筑----T3 航站樓。擁有175 座電扶梯、437 座電動走道和445 臺電梯，七個樓層的T3 航站是世界上最大的室內(nèi)公共空間。它驚人的屋頂活像龍的鱗片，在巨龍的肚子里，則史上最先進的行李處理系統(tǒng)（Baggage Handling System - BHS），它同時捕捉了中國過去和未來的榮耀，與世界上任何大型機場相比，它的規(guī)模都是首屈一指的。例如，英國倫敦希斯羅機場的T5 航站樓，擁有歐洲單體航站樓最大的行李處理系統(tǒng)，每小時可處理1.2 萬件行李，每年旅客吞吐量3,000 萬人。北京T3 每小時可處理1.92 萬件行李，旅客吞吐量高達5,000 萬人。相比之下倫敦T5 耗時幾乎20 年之久，而T3 BHS 系統(tǒng)建設(shè)僅為短短的兩年半時間。

圖1 T3航站樓行李處理系統(tǒng)全貌

    高度集成的IT 方案

    價值20 億元人民幣的T3 航站樓BHS 系統(tǒng)采用國際最先進的自動分揀和高速傳輸系統(tǒng)，行李處理系統(tǒng)由出港、中轉(zhuǎn)、進港行李處理系統(tǒng)和行李空筐回送系統(tǒng)、早交行李存儲系統(tǒng)組成，占地面積約120,000 m2，總長度約68 km，傳輸速度可達10 米/秒，覆蓋T3A、T3B 和隧道三個建筑物。為適應(yīng)T3 航站樓高峰時段124 架次航班的運載能力，平均每30 秒鐘航班起落要求，行李系統(tǒng)達到每小時處理始發(fā)行李處理19,200 件，每小時中轉(zhuǎn)行李處理7,500 件，每小時再值機行李處理3,000 件的能力。行李處理系統(tǒng)無論是投資規(guī)模還是技術(shù)難度均遠遠超過了其它機電系統(tǒng)設(shè)備和弱電系統(tǒng)的總和。

圖2

    BHS 統(tǒng)籌控制離港和到港兩部分系統(tǒng)設(shè)備，采用信息層、控制層和設(shè)備層三級控制結(jié)構(gòu)，涵蓋皮帶輸送機、翻盤分揀機、高速系統(tǒng)和空托盤回收系統(tǒng)。控制器使用西門子S7 400PLC，分布式I/O ET200 通過PROFIBUS-DP 和光纖方式接入PLC，節(jié)約了大量的線纜和現(xiàn)場施工量。控制系統(tǒng)采用分組控制和系統(tǒng)冗余，提高系統(tǒng)的整體容錯能力，同時保證系統(tǒng)可操作性、可維護性，使系統(tǒng)處于最佳的運行狀態(tài)。BHS 與航班信息系統(tǒng)進行實時的數(shù)據(jù)交換，并把獲得的航班信息、行李條碼信息和包裹原始數(shù)據(jù)發(fā)送給PLC 進行處理，實現(xiàn)機械設(shè)備與傳動、自動檢測與控制、編碼與識別，以及與IT 管理系統(tǒng)進行信息傳遞與交換。

    中央計算機控制室配置了大型CCTV 閉路電視系統(tǒng)，實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行情況。

    Jeff 先生表示BHS 的成功源自Baggage Base IT 系統(tǒng)、CCTV 系統(tǒng)、安檢系統(tǒng)、RFID 系統(tǒng)、WinCC 和S7 400 PLC 控制器的高度集成：“Baggage Base IT 是西門子專門為BHS 系統(tǒng)提供的具備設(shè)計驗證、自動分揀、系統(tǒng)分析、缺陷分析、優(yōu)化方案選取等功能的IT 集成解決方案。基于西門子TIA 全集成自動化的整體解決方案，將貫穿于這個巨無霸航站樓全局的IT系統(tǒng)發(fā)揮得淋漓盡致。” 

圖3 高速托盤系統(tǒng)和皮帶輸送系統(tǒng)

    在結(jié)構(gòu)上，BHS 由30 km 皮帶輸送系統(tǒng)和38 km 高速托盤系統(tǒng)組成，Jeff 先生帶領(lǐng)的西門子團隊還大膽地采用了雙層設(shè)計，一下便將總?cè)萘考颖叮沁@個舉措需要更多的設(shè)備空間。在西門子團隊的努力和首都機場的支持下，航站樓地下室贏得了珍貴的五米增高。早交行李存儲系統(tǒng)的處理能力達到3,000 件，幾乎是一個中型機場的高峰小時行李數(shù)量。航站樓運營后，由于有了BHS 系統(tǒng)這個超高速運轉(zhuǎn)系統(tǒng)的支持，行李最快只需要4.5 分鐘就可以傳送到行李分揀轉(zhuǎn)盤，大大地提高了機場對行李處理效率。

    行李五級安檢系統(tǒng)

    按時建成T3 航站樓對北京的雄心極為重要，然而西門子團隊還必須考慮到行李的安全檢查。為預(yù)防恐怖襲擊，要求行李系統(tǒng)必須能夠準確，百分之百地檢測出危險行李。然而這座航站樓每天要處理的行李有8 萬件，炸彈行李出現(xiàn)的幾率低于十億分之一，確保安全將是非常艱巨的任務(wù)。

    T3 行李系統(tǒng)革新了原有的3 級安檢，采取5 級安檢模式，力圖做到萬無一失。西門子團隊的助理項目經(jīng)理張忠禮先生介紹道：“第1 級為自動判定的X 光機；第2 級為對X 光圖像進行人工判讀的計算機工作站，有60 名安檢人員對照X 光的成像進行分析；第3 級為CT 斷層掃描（GTS）；第4 級為爆炸物微量探測設(shè)備（ETD）；第5 級為開包檢查。行李輸送與安檢系統(tǒng)通過IT、PLC 完成聯(lián)動控制。”同時,安檢系統(tǒng)還兼?zhèn)淞巳诵曰O(shè)計，X 光機不再設(shè)置在值機柜臺附近，避免了輻射對地勤人員健康的影響。Jeff 先生深信T3 航站樓的安全系統(tǒng)能提供最完善的保護措施，“我對行李安檢非常有信心，新系統(tǒng)采用電腦斷層攝影技術(shù)，確保抵達飛機的行李是安全的。

    它是世界上最先進的安檢系統(tǒng)，由西門子在德國的機場實驗室研發(fā)。尖端掃描機一分鐘能檢查600 件行李，電腦會以閃電般的速度尋找爆炸物的蹤跡。”

    高速行李傳輸技術(shù)

    西門子團隊已將潛在的危險行李減到最小，但還需要克服另一個棘手問題：如何在T3A 和T3B 之間高速運輸行李。兩者距離超過兩公里，一般的輸送系統(tǒng)不能在規(guī)定時間內(nèi)完成行李傳輸，所以需要更高端的技術(shù)，使用更高速度的輸送系統(tǒng)。為了替代傳統(tǒng)的皮帶輸送系統(tǒng)，BHS 采用高速托盤系統(tǒng)，安裝四段式高速輸送帶，在T3A 和T3B 之間快速運輸行李。

圖4 T3A和T3B之間高度行李傳輸隧道

    高速托盤系統(tǒng)是近年來逐漸成熟的新興技術(shù)，具有速度快，跟蹤準確，成功分揀率高的特點。西門子特有的高速系統(tǒng)，將行李自動裝載到特別設(shè)計的托盤內(nèi)，再由一種雙帶式輸送機進行高速傳輸。同時它也將RFID 集成在托盤上，有效的實施行李的全程跟蹤，監(jiān)控和分揀，精度高達99.9%。另外，托盤系統(tǒng)使用可靠性很高，即使單個托盤發(fā)生故障，也可通過控制系統(tǒng)導(dǎo)入維修站，不會對整個系統(tǒng)運行造成影響。行李的傳輸速度只需5 秒就能加速到10m/s，最高速度可達12 m/s，并將噪音控制到最低。

    由于高速托盤系統(tǒng)的控制相對復(fù)雜，目前只有國際上少數(shù)幾個大的行李系統(tǒng)集成商才能提供。西門子在蘇州建立的托盤生產(chǎn)工廠，確保了T3 航站樓的托盤供應(yīng)。“這套系統(tǒng)讓行李以每小時40 公里的速度通過一條長達2.2 公里的地下隧道，行李從T3A 到T3B 用時不到5 分鐘。它還使得中轉(zhuǎn)行李的傳輸不超過25 分鐘，大大縮短了轉(zhuǎn)機時間。”Jeff 先生說。機場方面在正式運行前進行了6 次大規(guī)模的演練，測試使用了10，000 件行李，以檢測BHS 是否能應(yīng)付達到設(shè)計要求。“這些測試更確保了我們對運行的信心。測試從T3A 的行李值機開始，到行李成功分揀。我們在中控室追蹤，控制行李在機場內(nèi)傳輸?shù)倪M度，任何會影響行李傳輸?shù)墓收隙紩患皶r發(fā)現(xiàn)解決。”Jeff 和張先生異口同聲。

圖5 西門子BHS解決方案與BCIA需求之間的完美匹配

    T3 航站樓代表著中國這個現(xiàn)代經(jīng)濟巨人的崛起，它是全中國人都能引以為“奧”的招牌門戶，也是西門子展示自己終極實力的舞臺。縱觀世界上主要大型機場，都有西門子的身影，從紐約肯尼迪國際機場，到法蘭克福國際機場；從上海浦東國際機場，到香港赤臘角國際機場；從澳門國際機場，到韓國仁川機場……西門子還擁有獨一無二的優(yōu)勢，它在紐倫堡附近興建的一座占地8,500 平方米的“西門子機場實驗室”，是世界上首家為機場運營商和航空公司服務(wù)的集創(chuàng)新、規(guī)劃和測試為一體的模擬機場。它薈萃了西門子各個業(yè)務(wù)領(lǐng)域的技術(shù)專長，集成為一個機場物流和基礎(chǔ)架構(gòu)的全面設(shè)施，為各大機場提供無可匹敵的尖端解決方案。