一种新型标准化机场货运容器的设计与应用
摘要：本文基于国内某机场货运站的工作现状，梳理了该机场货运站工作流程，分析了大宗散货数据。结合不同航空器存储舱位容积，针对机场货运站散货运输，设计了一种可简化货站工作流程、能实现快速配舱的新型标准化货运容器，为机场货运未来快速向自动化的发展提供设计基础和参考依据。
关键词：机场货运、货运容器、快速配舱、自动化
一、引言
机场作为城市航空运输的重要基础设施，是综合交通运输体系的重要组成部分。经过几十年的建设和发展，我国机场总量初具规模，机场密度逐渐加大，机场服务能力逐步提高，现代化程度不断增强。
根据《“十四五”民用航空发展规划》[1]，预计到2025年，民用运输机场数量达到270个以上，保障起降架次1700万架次，运输总周转量达到1750亿吨公里，旅客运输量9.3亿人次，货邮运输量950万吨。根据中国民航局发布的生产统计数据[2]，2023年完成货邮运输量1683.3万吨，比上年增长15.8%，恢复到2019年的98.4%。分航线看，国内航线完成货邮运输量967.7万吨，比上年增长30.6%，恢复到2019年的90.9%；国际航线完成715.6万吨，比上年增长0.5%，恢复到2019年的110.8%。可以看出，近年来我国航空货运行业正在快速复苏。
根据《全国民用运输基础布局规划》的发展目标[3]，2020年，运输机场数量达260个左右，北京新机场、成都新机场等一批重大项目将建成投产，枢纽机场设施能力进一步提升，一批支线机场投入使用。2025年，建成覆盖广泛、分布合理、功能完善、集约环保的现代化机场体系，形成3大世界级机场群、10个国际枢纽、29个区域枢纽。展望2030年，机场布局进一步完善，覆盖面进一步扩大，服务水平持续提升。
随着国家对机场项目投资力度加大，国内的货运站正经历从手工加简单机械作业向机械自动化作业的转变。引进国外技术先进、质量可靠、专业化强的货物处理设备，自主开发专用的信息及管理系统以及标准化货运容器，实现物流与信息流的高度统一和自动化作业，已是国内航空货运站发展的主流。二
二、散货装运现状
经过调研国内某机场货运站的工作现状发现，对于大宗货物，各航空公司配备了各机型专用的集装容器，如各种类型的集装箱（如AKE、AKN、ALF）、集装板等。对于散货，现阶段大部分货站采用的是以散斗车直接装运的方式，散斗车直接转运造成散斗车的大量占用，物流效率低；并且散斗车上货物装载到机舱过程中，不同人员对货物装载方式不同，使得机舱利用率浮动较大，造成航班运载能力的浪费。散货物资装运现状，如图1所示。
图1 货站散货转运现状示例
因此，根据进出港货物不同阶段的流程要求和处理对象的不同形态，设计一种可满足货物转运全程使用要求的标准化散货货运容器，可以大幅提高货运站对于散货的装载、暂存、输送等流程的作业效率。三
三、设计基础依据
根据现阶段机场货站的货物装载流程，并考虑到未来安检流程升级，便于容器通过安检机，既满足目前散货装载运输的需求，合理利用现有运输设备，又兼顾机场货站未来发展。因此，以大宗散货基础数据、飞机机舱参数、运输设备参数和安检设备尺寸参数为基础，对容器进行设计。
1.大宗散货基础数据
货站大宗散货在收货前均经过包装处理，符合航空货运货物包装规定，大部分货物通过纸箱包装，部分采用塑料外包装，部分大宗散货示意如图2所示。
图2 部分大宗散货示意图例
表1 大宗散货基础参数表
对机场货站的大宗散货历史数据进行统计，得到大宗散货基础参数如表1所示。
根据调查统计结果，货站大宗散货共有9种，最大重量为120kg，物资外形尺寸为300mm×250mm×250mm～1200mm×450mm×560mm之间，每种类型所占比例差异较大。大宗散货分布如图3所示，其中占比靠前的三种货物A、B、C共占比例约为86%，因此解决这三种货物的装载运输后，基本可以解决货站散货的收发处理，提高货站对散货的处理能力。
图3 大宗散货分布示意图
2.部分机舱参数
本文主要考虑该机场的常用在飞客运飞机（A19/A20/A21/B37/B38）的客运载货情况，对于使用量较低的大中型飞机暂不在考虑范围。对该机场常用小型客运飞机的基础参数进行统计，得到飞机分仓仓容如图4所示。
图4 部分小型客运飞机分仓仓容示意图
由图4可知飞机的运载分舱情况，根据货物定单量的不同，选择不同的机舱进行货运处理，此处暂时忽略了飞机飞行配重的情况要求，仅以机舱数据进行分析，以提高机舱装载率，尽可能利用机舱空间为原则进行设计。
不同机型的飞机货舱分区尺寸示意，如图5、图6所示。
图5 A系列机舱分区示意图
图6 B系列机舱分区示意图
3.运输设备参数
经过调查统计，得到货站常用运输设备参数表，如表2所示。
表2 现有运输设备参数
根据三种型号的运输车辆使用年限及数量的综合额考虑，采取数量最多，使用年限最短的2号车型作为主要运输车辆，并采用2号车的尺寸数据作为货运容器的设计基础因素之一。
4.使用安检设备尺寸参数
经过调查统计，目前使用的安检设备参数如表3所示。
表3 安检设备尺寸参数
根据安检机的外形尺寸、通道尺寸以及负载能力，结合货站的工作流程要求，对是否需要货运容器通过安检机进行考虑，如需要通过安检机，则需要选择符合要求的安检机设备，或者采用对应的安检机通道进行通行。四
四、货运容器设计
1.运用场景
此处以A型货物为例，对容器的应用场景进行说明如下：
（1）货运容器装载在运输设备上
对于选定的运输设备，满足每辆运输设备上装载2个货运容器，装载方向如图7所示。
图7 运输设备装载货运容器示意图
（2）货运容器装载散货
A型货物装货时，安检后货物经过输送机输送到装货处，货运容器两面均可开门，进行直接装货，无需人工调整货物姿态；可装载两层共6件A型货物。A型货物卸货时，货运容器经过运输设备送到机舱附近，人工将覆盖遮阳雨布取下，货运容器两面均可开门，对接输送机后进行卸货，无需调整货物方向，直接用输送机输送至机舱进行装载即可。应用细节示例，如图8所示。
图8 A型货物装货/卸货示意图
其他货物的尺寸比A型货物小，也可放在容器中，其装载与A型类似，装卸流程也相同，不再单独进行说明。
2.结构设计
随着机场货运站自动化技术发展，货运容器的结构设计，一方面应充分考虑现阶段使用过程中的可操作性、方便性，可用人工叉车叉取、运输设备进行运输；另一方面又要充分考虑未来货站发展，货运容器满足未来的自动化存储、搬运。货运容器底部采用川字底或田字底四向进叉的托盘结构，既能满足叉车叉取，又能实现自动化物流设备取放、输送的要求。
货运容器采用钢结构，确保容器坚固耐用。通过焊接工艺形成基本框架，将型材开口进行封堵，其余活动部件采用安全铰链安装，避免部件掉落。货运容器底部开设透气孔、排水槽，具备透气排水功能，可以运输部分活物。货运容器四面带围框，围框具备折叠功能。其中长度方向围框采用薄板封闭板式结构，宽度方向采用栅格网状开门结构，既能观察到内部货物情况，又能方便取放货物。单个货运容器重量约160kg，承载能力不小于1000kg，货运容器设计牢固，满足机场货站绝大部分货物运输要求。
货运容器结构示意，如图9所示。
图9 货运容器设计示意图
为应对货运容器在露天条件下作业的情况，避免货物因雨雪、烈日等自然条件而受到损害，货运容器加装防雨防晒布，防雨防晒布通过绳扣扣装在货运容器上，将货物容器重货物完全覆盖，保护货物不受损害。防雨防晒布操作使用简便，在不需要使用时，可以折叠存放在收纳包中，收纳包随容器管理。
3.尺寸设计
根据机舱参数及机舱分区装载要求，由数据统计分析可以确定货运容器内腔尺寸约为1600mm（长）×1450mm（宽）×1200mm（高），容积为2.78m³。在此尺寸下，能最地的满足机舱内部分区装载要求。
由于各机舱的长度尺寸及局部尺寸存在差异，在分舱配货过程中为方便快捷完成散货配装，在货运容器上打上标记，对应不同的机舱装载情况，配装散货时将货运容器与被装载机舱对应，这样能更方便快捷地完成散货运装。
表4 货运容器标记分区参数表
图10 各型货运容器容积分布示意图
货运容器标记分区见表4，各型货运容器容积分布示意如图10所示。
图11 机舱与各型货运容器配舱示意图
机舱与各型货运容器配舱示意，如图11所示。
根据货运容器与各机型机舱的对应关系，在收货配货时，管理系统自动分配货运容器，并生成对应的清单，调拨相应型号的货运容器到货物装载点装货（如表5所示），装完货物后货运容器按照货运流程进行输送或暂存，最后发运装载时，操作人员按照对应清单能快速将货运容器中的货物装载到机舱中，由图11可以明确看出，使用该标准容器后，针对A、B系列多机型装载率均可达到91%以上。
表5 货运容器与机舱尺寸对应表
五、结束语
本文根据机场货站运输特点，设计了一种标准化货运容器，货运容器主要是用来处理货站货运物流中的散货，对散货进行存储、转运，其中最大的特点是货运容器与各型号机舱对应，根据货运容器与各机舱的对应关系，在货运容器中装载后的散货可以直接装入对应的机舱，无需人工再对散货进行组合堆码装舱，能提高散货的集散效率，并且保证各个机舱的装载满载率；散货在货站集货时就能确定分舱，降低地勤人员的工作难度，并且可以减少运输设备的占用，提高货站资源利用率，从而降低货站运营成本，提高货站效益。为机场货运向自动化的发展提供理论和参考依据。
参考文献:
[1] 中国民用航空杂志.《“十四五”民用航空发展规划》正式发布. 2022-01-07.
[2] 中国民用航空局. 2023年全国民用运输机场生产统计公报[Z] .2024.
[3] 中央政府网.发展改革委民航局印发全国民用运输机场布局规划.2017-03-05.