淺談登機橋升降機立柱高度同步問題的改造

謝林靜

摘要：隨著我國經濟不斷的發(fā)展，機場的建設也更加先進和科學，而機場相關配套設施的安全性能也在不斷的提高。機場登機橋是機場運作過程中的重要部分，一旦出現(xiàn)問題將直接威脅到乘客的人身安全和機場的物資安全。本文通過對于機電登機橋的升降結構的研究，提出了能夠直接檢測機場登機橋高度同步系統(tǒng)的設計，可以有效的防止機場登陸橋出現(xiàn)的高度不同步問題，具有很強的推廣和應用價值。

關鍵詞：機場；登陸橋；升降高度；立柱改造

引言

旅客在登機的過程中，對于登機橋的性能要求是非常高的，其升降系統(tǒng)直接的關系到旅客、接駁飛機以及整個的登機橋的安全狀況。所以，在登機橋的設計過程中，對于升降系統(tǒng)的設計、制造以及檢測要求是非常的嚴格的。要求登機橋升降系統(tǒng)具備比較高的安全性能。而一旦登機橋升降系統(tǒng)中立柱出現(xiàn)了高度不統(tǒng)一的問題，就會使得登機橋平面產生很大的影響，同時也會損壞立柱本身。同時，登機橋本身的立柱升降高度同步問題，也是在現(xiàn)實操作中比較常見的一個問題，并且立柱高度的同步問題也直接的影響到了乘客的人身安全以及器械的安全。

福建長樂國際機場建于1997年，經過十五年的使用，隨著經濟的發(fā)展，客貨吞吐量也在不斷的增加，航班的數量不斷上升，面面臨的問題就是機場登機橋的客流量不斷增加，使得機場的登機橋安全問題成為了必須要重視的一個重點的安全問題。在近年來筆者的實際工作中，主要的是針對機場的登機橋立柱進行了重點改造，時間是在2009年度，同時，在2010年和2011年，由于機場登機橋的絲桿出現(xiàn)了一定的問題，所以也針對絲桿的改造和維修更換問題作出了一定的研究。

1.機場升降系統(tǒng)概述

對于機場的登機橋來講，其升降系統(tǒng)采用垂直的布置方式，這就要求其在升降到一定的高度之后，能夠保持一定的位置固定，同時也能夠保證在升降的過程中保持一定的平穩(wěn)，也就是，在升降的過程中必須保持一種穩(wěn)定的平面上升狀態(tài)。

登機橋的升降系統(tǒng)在上升到了一定的高度之后，會保持在一定的平穩(wěn)狀態(tài)，這就要求登機橋自身的升降裝置能夠有比較好的鎖死功能。傳統(tǒng)的鎖死利用渦輪或者是螺旋副傳動的自鎖性能，可以實現(xiàn)簡單的鎖死功能。但是這樣的傳動機構本身的工作效率比較低，所需要的電機功率比較大，能源的消耗也就相對應的比較大。所以，在現(xiàn)在的機場登機橋上，通常采取的是滾珠絲桿，其傳動的效率更高。但是滾珠絲桿比較突出的問題是其不能夠實現(xiàn)自鎖，必須要有一定的制動裝置輔助實現(xiàn)。

2.登機橋立柱高度不同步下絲杠受力分析

如圖1所示，登機橋在高度不同步的情況下，對絲杠就會產生比較大的影響，而達到了一定程度的時候，尤其是在高度低的立柱螺旋副受力的情況下，就會對整個登機橋的立柱以及絲杠產生比較大的破壞壓力，超出了絲杠螺旋所能夠承受的壓力的情況下，就會出現(xiàn)危險狀況。

如圖所示，由靜力學公式出發(fā)，絲杠本身的受力計算公式為：

在以上公式中， 為絲杠所受到的水平壓力， 為放大系數，而 為剪力撐所受到的垂直壓力，也就是登陸橋自重的向下壓力。 =3.666

所以，代入公式之后就能夠得到： =92383N

再根據絲杠的耐磨性計算公式得出：

在以上公式中， 為螺桿的中徑， 為螺紋的牙形系數， 為螺母的高徑比，[p]為滑動螺旋副材料的許用壓強。

帶入之后我們就可以得到， =67mm

而國家標準規(guī)定公稱直徑為80mm，上文取得 =67mm。

然后，計算傳力螺旋副校核螺桿強度。

在上面的公式中， 為螺桿的應力大小， 為螺桿的小徑，T為螺桿的傳遞扭矩，而T的計算方法為：

其中， 為螺旋副的螺旋升角，而 為螺旋副的當量摩擦角，通過代入我們可以計算出：

T=9998419N.mm

=68.2Mpa

而一般來講，螺旋桿的應許力為70Mpa以上，所以，在這樣的情況下就非常容易發(fā)生傾斜甚至是絲杠受損的危險。從而出現(xiàn)一定的事故。

圖1 絲杠螺旋副受力示意圖

3.登機橋立柱升降高度不同步問題的解決方案

對于登機橋的升降系統(tǒng)來講，一般的有液壓式驅動控制方式和機電驅動控制方式兩種，在液壓升降機構的左右缸中的支路油量分別是由分流集流閥進行自動調節(jié)的，這就能夠使得左右升降立柱保持比較好的平衡。但是機電驅動的升降系統(tǒng)分別的是由兩種獨立的電機驅動裝置控制的，這樣的話由于機械和電氣本身故障發(fā)生率比較高，就比較容易在實際的操作中出現(xiàn)一定的左右高度誤差，當這樣的誤差在70mm的時候，一側的立柱就會出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象，這樣的話就形成了單立柱支撐的事故。

4.登機橋立柱升降高度同步

圖2 登機橋立柱升降系統(tǒng)內外套管限位開關安裝示意圖

如圖一所示，機電驅動控制方式的機電登機橋升降機構主要的構成是由內外套管、垂直驅動電機、導向滑柱以及滾珠絲杠等部分組成的。主持驅動電機的尾端一般都帶有剎車結構，電機通電的時候，剎車結構松開，電機在運轉的過程中經過減速機帶動絲杠轉動，這樣就能夠實現(xiàn)登機橋的升降運動。同時，在電機斷電的時候，剎車結構制定，這樣就能夠充分的保障升降機構以及登機橋的高度保持，并且避免垮塌現(xiàn)象的發(fā)生。

登機橋的升降機構本身是在內外套管的中間都是有間隙的。這樣在正常的情況下，間隙本身是勻稱分布的，但是當立柱出現(xiàn)了一定程度傾斜的時候，左右立柱的內外套管之間間隙發(fā)生了一定的變化，而這樣的傾斜所造成的間隙也直接的對立柱的升降高度產生一定的影響。

經過一定的改造和實驗，在結合前人研究的基礎上，本文參考ZL200810104104.1專利的改造方式，對福建長樂國際機場的的登機橋升降系統(tǒng)進行初步的改造設計和預想。

本文采取在升降立柱的底端安裝耳機檢測元件的方式，選擇柱塞式限位開關作為檢測的元件。如上圖所示，在兩個立柱的外側底端，在每一個升降機構內外套管的間隙部分設計了二級限位開關。在升降立柱的下滑快的外部增加了疊簧可調節(jié)限位開關以及立柱內套管間隙，第一級的限位開關感應頭在靠近該內套管的位置。

對于PLC控制平臺的選擇，根據單位的實際情況進行選擇，而在工作的過程中，當出現(xiàn)左右立柱的升降高度誤差超過了20mm的時候，PLC會自動的檢測到左右立柱的第一級限位開關動作，這樣的話就形成了第一層面的保護，經過PLC的運算，在進行了邏輯判斷之后，操作人員在每次的升降過程的操作只能夠，對左右立柱之間的高度誤差及時的檢測并且能夠進行自動的進行補償，這樣就能夠使得左右立柱之間的高度誤差小時，從而使得左右立柱之間能夠保持同步的升降。

但是，在左右立柱的升降高度誤差超過了60mm的時候，PLC會自動的檢測到左右立柱的二級限位開關動作，在這樣的情況下，經過PLC的運算，自動的做出邏輯判斷，這個時候的升降系統(tǒng)控制部分就會自動的停止一切的工作，對于手動操作升降系統(tǒng)的工作部分也會自動的切斷，并且在這個時候會發(fā)出故障信號，通知維修人員，達到立柱的升降高度誤差控制在安全范圍之內的目的。在第二級限位開關出現(xiàn)動作的時候，維修人員可以在PLC平臺上進入維修模式，進行單獨的手動單立柱校正工作，這樣就能夠及時的糾正兩個立柱之間的誤差，從而恢復登機橋本身的升降操作功能。

對于第二級開關信號來講，其主要的作用還是實現(xiàn)報警的作用。這個信號是比較重要的。所以，在PLC設計上會采取冗余設計的方式，設置兩個開關。這兩個開關中的任何一個在發(fā)出了信號的時候，PLC系統(tǒng)都會做出反應。這樣的采取限位開關的方式，能夠比較更好的對立柱高度誤差進行檢測，并且是一種針對檢測結果控制的方式。也就是說，這樣在檢測的過程中出現(xiàn)了高度的誤差，控制系統(tǒng)就會很快的做出反應。這樣的控制方式首先能夠比較好的避免原計數機構升降同步系統(tǒng)中，在出現(xiàn)了絲杠的斷裂情況下，電機帶動計數機構仍然處在工作的狀態(tài)，從而不能夠正常的報警，產生事故。其次，在出現(xiàn)了一定故障進入到了維修模式的時候，手動進行單立柱的校正過程中，如果一側的二級開關出現(xiàn)動作，升降系統(tǒng)就對操作人員產生限制，從而使得系統(tǒng)只能朝著平衡立柱的方向進行調整和校正，這樣的話就不能夠向著惡化立柱平衡的方向進行調整和校正。所以，本文的設計能夠比較好的防治人為操作失誤，或者是出現(xiàn)惡意失誤操作對升降立柱系統(tǒng)所造成的機械傷害，這樣就有效的提高了機電登機橋升降控制系統(tǒng)的安全性能。

本文所采取的方式除了在上述的直接開關測量有一定的設計之外，還另外增加了一套模擬量檢測反饋系統(tǒng)。模擬量檢測的元件采取的多是全電位器，檢測的元件本身安裝在升降電機減速器的輸出軸上，當登機橋的高度出現(xiàn)變化的時候，PLC會將電位器模擬的信號傳遞到控制系統(tǒng)中，經過運算的過程就可以得出左右立柱之間的高度差和出現(xiàn)的偏差值，其主要的目的是要將登機橋的實際高度值顯示出來，同時，也可以配合直接檢測的方式進行冗余邏輯判斷。這樣的兩套獨立的左右立柱高度差檢測系統(tǒng)能夠有效的保證升降立柱的高度同步在一定的安全范圍之內。

5.結語：

本文主要針對登機橋升降機的立柱高度不同步問題進行了研究。在分析了立柱高度不同步時的受力之后，針對這個問題進行了一定的解決策略上的分析。主要是對于機場機電登機橋的升降立柱高度同步的方式的研究及其同步系統(tǒng)的控制方式進行了說明。以便能夠真正的實現(xiàn)升降過程中自動消除高度偏差從而實現(xiàn)保護升降立柱的目的。在實際的應用中，這樣的方式可以帶來更好的系統(tǒng)安全性能，同時也能夠保證檢修的過程更加的建議，實用性更加的高，從而帶來了更理想的控制效果。

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