胡克明

（蒂森克虜伯機(jī)場系統(tǒng)（中山）有限公司，廣東 中山 528437）

1 問題的提出

登機(jī)橋是機(jī)場用以連接候機(jī)廳與飛機(jī)之間的可移動(dòng)升降的通道，旅客由此進(jìn)入飛機(jī)。因?qū)俑呖蛰d人設(shè)備，故其安全性很重要，設(shè)計(jì)安全是登機(jī)橋安全性最重要的環(huán)節(jié)。登機(jī)橋操縱臺位于接機(jī)口，位置高高在上，視野非常不好，對行走機(jī)構(gòu)來說是盲區(qū)，雖然登機(jī)橋的操作制定有嚴(yán)格的安全規(guī)定，如：登機(jī)橋活動(dòng)區(qū)域必須用“禁止停車”線劃定范圍（NPL）；并在所劃定的區(qū)域內(nèi)禁止所有的設(shè)備停放或停車（NPA）。當(dāng)?shù)菣C(jī)橋移動(dòng)時(shí)（行走警示燈閃爍，行走警笛響），禁止人員或車輛在所劃定的區(qū)域內(nèi)通行。按理，登機(jī)橋行走機(jī)構(gòu)不會對人或設(shè)備造成危害，但僅靠制度和光、聲警告性裝置，對駕駛員的操作不會起到任何幫助，只是對周圍的人起些警示作用，而對障礙物是不起作用的。所以并不能從根本上防止事故，如2008 年在日本就發(fā)生過碾斷雙腳的慘痛事故［1］，為此，其國土交通省收集介紹了世界各地的各種結(jié)構(gòu)的登機(jī)橋行走安全防護(hù)裝置,并在日本推薦使用防護(hù)裝置。此外歐盟也制定了相關(guān)規(guī)定［2］。

2 行走機(jī)構(gòu)的防護(hù)裝置設(shè)計(jì)安全

最初登機(jī)橋行走機(jī)構(gòu)無安裝防護(hù)裝置，如圖1 所示。事故的發(fā)生雖與違章有關(guān)，但從設(shè)計(jì)上看，也可認(rèn)為產(chǎn)品存在安全隱患。要避免或減少安全事故的發(fā)生，必須從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)去考量，來保證產(chǎn)品的高安全性。事故的發(fā)生促使行走裝置的安全防護(hù)從無到有，客戶隨著使用經(jīng)驗(yàn)的積累，也提出越來越多的安全方面要求。由此登機(jī)橋行走機(jī)構(gòu)出現(xiàn)了各種安全防護(hù)裝置。

1）剛性安全護(hù)欄。配有剛性安全護(hù)欄的機(jī)構(gòu)如圖2 所示，做為區(qū)域性的機(jī)械防護(hù)，安全性有提高，但人被碰后若沒能及時(shí)避讓，還是會造成傷害。

2）帶安全觸邊的安全護(hù)欄。如圖3 所示，在剛性安全護(hù)欄上安裝安全接觸邊防護(hù)裝置，安全觸邊是柔性的帶狀物構(gòu)成的壓力敏感裝置，固定在存在危險(xiǎn)的安全護(hù)欄上，實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)，當(dāng)受到撞擊，柔性安全邊就會傳送信號給動(dòng)力源以停止行走運(yùn)動(dòng)。

圖1 無防護(hù)裝置的行走機(jī)構(gòu)

圖2 剛性安全護(hù)欄

圖3 帶安全觸邊的安全護(hù)欄

登機(jī)橋行走速度并不快，不過，安全觸邊從發(fā)出制動(dòng)信號到登機(jī)橋停止仍會行走一段距離，即有一段所謂的停止距離，而安全觸邊變形量有限，不能滿足停止距離的要求，這種結(jié)構(gòu)能減輕傷害，但不能避免人的傷害。

3）安全緩沖護(hù)欄。為滿足客戶提出較大的緩沖距離要求，按客戶指定的緩沖距離，設(shè)計(jì)了有一定緩沖功能的安全護(hù)欄結(jié)構(gòu)，如圖4 所示。緩沖距離的實(shí)現(xiàn)是在安全觸邊與剛性安全護(hù)欄中間增加了緩沖橡膠。

圖4 行走機(jī)構(gòu)安全緩沖護(hù)欄

另一種有緩沖功能的安全護(hù)圈結(jié)構(gòu)如圖5所示。整個(gè)護(hù)圈通過柔性的方式懸掛在升降立柱上。護(hù)圈上固定有安全觸邊。當(dāng)護(hù)欄與物體發(fā)生碰撞時(shí)，安全觸邊即時(shí)發(fā)出制動(dòng)信號，同時(shí)護(hù)圈受外力的作用產(chǎn)生一定的擺動(dòng)，從而避免剛性碰撞，減小可能造成傷害的程度。

帶安全觸邊的方案，因安全觸邊處于室外，受環(huán)境影響有時(shí)會產(chǎn)生失靈現(xiàn)象，因此會收到客戶投訴。

圖5 行走機(jī)構(gòu)安全護(hù)圈

圖6 帶微動(dòng)開關(guān)的安全護(hù)欄裝置

圖7 帶微動(dòng)開關(guān)的安全護(hù)欄裝置局部爆炸圖

4）帶微動(dòng)開關(guān)的安全護(hù)欄裝置。為了避免使用安全觸邊，減少失靈，設(shè)計(jì)了帶微動(dòng)開關(guān)的安全護(hù)欄結(jié)構(gòu)［3］，如圖6 所示。該裝置是在行走機(jī)構(gòu)的輪架前后兩側(cè)設(shè)置，主要由安全護(hù)邊、基座、微動(dòng)開關(guān)、彈簧、滑桿、滾柱、鉸接座等組成，彈簧與滑桿、滾柱等構(gòu)成了運(yùn)動(dòng)靈活的吸能結(jié)構(gòu)，如圖7 所示。因引入吸能結(jié)構(gòu)，能在制動(dòng)時(shí)緩沖撞擊力，吸收碰撞能量，與微動(dòng)開關(guān)相互結(jié)合保護(hù)人或者物體。此裝置因可靠性、安全性較好，已在國外項(xiàng)目中廣泛使用。

5）全周吸能防撞護(hù)欄裝置。對安全護(hù)欄有客戶提出了更高的要求，即安全護(hù)欄全封閉，360°范圍內(nèi)護(hù)欄裝置受到撞擊，都要具有緩沖并停橋功能。而圖6 所示方案因滑桿只能作軸向運(yùn)動(dòng)，在受到正面至45°范圍內(nèi)受到外力作用時(shí)，能起到安全保護(hù)作用，但對于正側(cè)面受力，則不具效果。為滿足客戶要求，降低事故發(fā)生概率，經(jīng)過不斷探索，做了幾個(gè)方案，比較后終于設(shè)計(jì)出了全新結(jié)構(gòu)的安全護(hù)欄裝置，其外觀如圖8 所示。

此裝置結(jié)構(gòu)簡潔，對零件的精度要求不高，碰撞感應(yīng)裝置只需要兩套，呈對角布置，靈敏度高，護(hù)欄組成的護(hù)圈，在全周任意方向受到外力的作用，都會沿受力方向產(chǎn)生擺動(dòng)，控制裝置能即刻感應(yīng)并制動(dòng)，這樣安全護(hù)欄在人員暴露在危險(xiǎn)中的時(shí)候能停止危險(xiǎn)動(dòng)作或者阻止危險(xiǎn)動(dòng)作啟動(dòng)，故能起到較好的防護(hù)作用。其結(jié)構(gòu)與組成如圖9所示。裝置主要由簡單焊接的鈑金件組成并只用到2 個(gè)感應(yīng)元件，成本較低。

圖8 行走機(jī)構(gòu)全周吸能防撞護(hù)欄裝置

圖9 行走機(jī)構(gòu)全周吸能防撞護(hù)欄裝置結(jié)構(gòu)組成圖

全周吸能防撞護(hù)欄裝置主要由封閉狀護(hù)欄、橫梁、支座、傳感器支架、感應(yīng)頭支架、球面墊圈、橡膠彈簧、螺桿及撐管等組成。因橡膠彈簧的作用，護(hù)欄成為具有彈性的隨動(dòng)結(jié)構(gòu)，提高了安全保護(hù)性能，它有2 根固定在輪架上的橫梁，通過螺桿及撐套管和橡膠彈簧等將封閉狀護(hù)欄固定在橫梁下面。在螺桿外套裝有與其配合的撐套管，螺桿的下端裝有橡膠彈簧，這樣螺桿、撐套管、球面墊圈和橡膠彈簧構(gòu)成的彈性緩沖隨動(dòng)裝置，在護(hù)欄受到?jīng)_撞時(shí)，橡膠彈簧能以形變的方式吸收沖撞的動(dòng)能。

圖10 防撞護(hù)欄裝置感應(yīng)示意圖

裝置的碰撞感應(yīng)元件是對液態(tài)和固態(tài)微粒的防護(hù)能力強(qiáng)，防護(hù)等級達(dá)到IP67 的電感式傳感器，它屬于一種有開關(guān)量輸出的位置傳感器，內(nèi)部由LC 高頻振蕩器和放大處理電路組成，傳感器通過支架固定在橫梁上，正常狀態(tài)時(shí)，傳感器與感應(yīng)頭的相對位置是不變的，感應(yīng)頭內(nèi)部會產(chǎn)生渦流，這個(gè)渦流反作用于感應(yīng)器，當(dāng)固定在護(hù)欄上的感應(yīng)頭在護(hù)欄受到外力擺動(dòng)時(shí)，感應(yīng)頭將離開傳感器，使感應(yīng)器內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此發(fā)出制動(dòng)信號。這樣在護(hù)欄的幾何擺動(dòng)范圍內(nèi)，登機(jī)橋不會對人造成傷害，從而達(dá)到有效減小事故的目的。圖10 為防撞護(hù)欄裝置感應(yīng)示意圖。

防撞護(hù)欄裝置的最大緩沖距離可通過設(shè)計(jì)上容許螺桿的擺動(dòng)角度來實(shí)現(xiàn)，緩沖力的大小可通過橡膠彈簧的預(yù)壓量來調(diào)節(jié)。也可在橫梁下側(cè)設(shè)置回位橡膠彈簧，來增加緩沖力及護(hù)欄的回位力，如圖11 所示。

全周吸能防撞護(hù)欄裝置在國外客戶來工廠做FAT（Factory Acceptance Testing）時(shí)，性能得到認(rèn)可，通過在機(jī)場使用，證明這種護(hù)欄裝置結(jié)構(gòu)精巧、簡單，防撞與緩沖能力好，工作可靠。

6）非接觸行走機(jī)構(gòu)安全防護(hù)。以上各方案都是靠碰撞后再發(fā)出制動(dòng)信號的被動(dòng)保護(hù)方式，如采取讓操作人員能了解行走輪周圍障礙物的主動(dòng)方式，對提升登機(jī)橋的安全性更有意義。即在行駛機(jī)構(gòu)的安全欄上加裝若干超聲波傳感器，超聲波傳感器與控制器和顯示器（或蜂鳴器）等部分組成安全輔助裝置。用以偵測行走輪周圍的障礙物，并以聲音或者更為直觀地顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況。行走機(jī)構(gòu)超聲波傳感器安全輔助裝置如圖12 所示。

圖11 回位橡膠彈簧設(shè)置示意

圖12 行走機(jī)構(gòu)超聲波傳感器安全輔助裝置示意圖

登機(jī)橋在行駛時(shí)，啟動(dòng)安全輔助裝置，在控制器的控制下，安全欄上的探頭發(fā)送的超聲波在行走輪周圍形成無形的安全識別區(qū)，遇到障礙物產(chǎn)生回波信號，傳感器接收到回波信號后經(jīng)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而計(jì)算出與障礙物之間的距離，判斷出障礙物的位置，再由顯示器顯示距離并發(fā)出警示信號。到達(dá)危險(xiǎn)距離時(shí)，蜂鳴器就開始鳴叫，控制系統(tǒng)發(fā)出制動(dòng)信號，或由操作人員停橋。這種結(jié)構(gòu)通過設(shè)置危險(xiǎn)距離值大于登機(jī)橋的制動(dòng)距離，完全能做到碰撞發(fā)生前將登機(jī)橋停住，以防止撞上障礙物，可最大限度地保護(hù)人或物的安全。

更加人性化的設(shè)計(jì)，是采取掃除行走機(jī)構(gòu)視野死角的方法來提高安全性，即在登機(jī)橋通道下面設(shè)置廣角（紅外）攝像裝置，通過視頻連接線，在操縱臺上的顯示屏可清晰看見行走輪周圍的障礙物，即使在晚上，通過紅外線也能看得清楚。也可在通道底下設(shè)置泛光燈，這樣使操作員更放心操縱登機(jī)橋。影像的特點(diǎn)是可以直接看到行走輪周圍的情況，缺點(diǎn)是影像有變形，不易準(zhǔn)確判斷障礙物的距離，操作員須主動(dòng)關(guān)注顯示器上的視頻，視頻不能主動(dòng)提醒操作員，而操作員也不能只低頭看顯示屏，在操縱登機(jī)橋運(yùn)動(dòng)中，也要將注意力放在觀察接泊的飛機(jī)上，這有可能會造成顧此失彼的現(xiàn)象。如將超聲波探頭與影像集成到一起，這樣操作員能清楚地在監(jiān)視器上看到行走輪周圍情況的動(dòng)態(tài)影像，并配以超聲波監(jiān)測的聲音的提示，操作員就能更放心去接泊飛機(jī)，從而可更大程度提高登機(jī)橋的行駛安全性。行走機(jī)構(gòu)可視、超聲波安全輔助裝置示意見圖13。

圖13 行走機(jī)構(gòu)可視、超聲波安全輔助裝置

3 結(jié)語

以上介紹了登機(jī)橋行走機(jī)構(gòu)的安全防護(hù)裝置設(shè)計(jì)，各種方案在結(jié)構(gòu)、成本等方面都各有其優(yōu)缺點(diǎn)，有些已在國內(nèi)、外機(jī)場廣泛使用。不同的客戶也有各自喜好，不同結(jié)構(gòu)的防護(hù)裝置可作為登機(jī)橋的可選配置項(xiàng)，可由機(jī)場客戶按自己的需要進(jìn)行選擇。

［1］佚名.旅客搭乘橋（PBB）の安全性向上についての提言［C］//國土交通省空港制限區(qū)域內(nèi)事故防止對策檢討會，2010.

［2］BS EN 12312-4：2003 Aircraft ground support equipment Specific requirements：Part 4：Passenger boarding bridges［S］.

［3］符平宣，胡克明，牛福維，等.一種登機(jī)橋行走機(jī)構(gòu)安全護(hù)欄裝置：中國，201220525453［P］.2013-06-26.