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)橋移動時（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力源以停止行走運(yùn)動。

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，安全觸邊即時發(fā)出制動信號，同時護(hù)圈受外力的作用產(chǎn)生一定的擺動，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 帶微動開關(guān)的安全護(hù)欄裝置

圖7 帶微動開關(guān)的安全護(hù)欄裝置局部爆炸圖

4）帶微動開關(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)計了帶微動開關(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)，能在制動時緩沖撞擊力，吸收碰撞能量，與微動開關(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，在受到正面至45°范圍內(nèi)受到外力作用時，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，做了幾個方案，比較后終于設(shè)計出了全新結(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，控制裝置能即刻感應(yīng)并制動，這樣安全護(hù)欄在人員暴露在危險中的時候能停止危險動作或者阻止危險動作啟動，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)成的彈性緩沖隨動裝置，在護(hù)欄受到?jīng)_撞時，橡膠彈簧能以形變的方式吸收沖撞的動能。

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，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)欄受到外力擺動時，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)出制動信號。這樣在護(hù)欄的幾何擺動范圍內(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)計上容許螺桿的擺動角度來實(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，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)出制動信號的被動保護(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，啟動安全輔助裝置，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)危險距離時，蜂鳴器就開始鳴叫，控制系統(tǒng)發(fā)出制動信號，或由操作人員停橋。這種結(jié)構(gòu)通過設(shè)置危險距離值大于登機(jī)橋的制動距離，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，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，操作員須主動關(guān)注顯示器上的視頻，視頻不能主動提醒操作員，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，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.