登机桥行走机构的安全防护装置设计探讨

胡克明

（蒂森克虏伯机场系统（中山）有限公司，广东 中山 528437）

1 问题的提出

登机桥是机场用以连接候机厅与飞机之间的可移动升降的通道，旅客由此进入飞机。因属高空载人设备，故其安全性很重要，设计安全是登机桥安全性最重要的环节。登机桥操纵台位于接机口，位置高高在上，视野非常不好，对行走机构来说是盲区，虽然登机桥的操作制定有严格的安全规定，如：登机桥活动区域必须用“禁止停车”线划定范围（NPL）；并在所划定的区域内禁止所有的设备停放或停车（NPA）。当登机桥移动时（行走警示灯闪烁，行走警笛响），禁止人员或车辆在所划定的区域内通行。按理，登机桥行走机构不会对人或设备造成危害，但仅靠制度和光、声警告性装置，对驾驶员的操作不会起到任何帮助，只是对周围的人起些警示作用，而对障碍物是不起作用的。所以并不能从根本上防止事故，如2008 年在日本就发生过碾断双脚的惨痛事故［1］，为此，其国土交通省收集介绍了世界各地的各种结构的登机桥行走安全防护装置,并在日本推荐使用防护装置。此外欧盟也制定了相关规定［2］。

2 行走机构的防护装置设计安全

最初登机桥行走机构无安装防护装置，如图1 所示。事故的发生虽与违章有关，但从设计上看，也可认为产品存在安全隐患。要避免或减少安全事故的发生，必须从设计环节去考量，来保证产品的高安全性。事故的发生促使行走装置的安全防护从无到有，客户随着使用经验的积累，也提出越来越多的安全方面要求。由此登机桥行走机构出现了各种安全防护装置。

1）刚性安全护栏。配有刚性安全护栏的机构如图2 所示，做为区域性的机械防护，安全性有提高，但人被碰后若没能及时避让，还是会造成伤害。

2）带安全触边的安全护栏。如图3 所示，在刚性安全护栏上安装安全接触边防护装置，安全触边是柔性的带状物构成的压力敏感装置，固定在存在危险的安全护栏上，实现安全保护，当受到撞击，柔性安全边就会传送信号给动力源以停止行走运动。

图1 无防护装置的行走机构

图2 刚性安全护栏

图3 带安全触边的安全护栏

登机桥行走速度并不快，不过，安全触边从发出制动信号到登机桥停止仍会行走一段距离，即有一段所谓的停止距离，而安全触边变形量有限，不能满足停止距离的要求，这种结构能减轻伤害，但不能避免人的伤害。

3）安全缓冲护栏。为满足客户提出较大的缓冲距离要求，按客户指定的缓冲距离，设计了有一定缓冲功能的安全护栏结构，如图4 所示。缓冲距离的实现是在安全触边与刚性安全护栏中间增加了缓冲橡胶。

图4 行走机构安全缓冲护栏

另一种有缓冲功能的安全护圈结构如图5所示。整个护圈通过柔性的方式悬挂在升降立柱上。护圈上固定有安全触边。当护栏与物体发生碰撞时，安全触边即时发出制动信号，同时护圈受外力的作用产生一定的摆动，从而避免刚性碰撞，减小可能造成伤害的程度。

带安全触边的方案，因安全触边处于室外，受环境影响有时会产生失灵现象，因此会收到客户投诉。

图5 行走机构安全护圈

图6 带微动开关的安全护栏装置

图7 带微动开关的安全护栏装置局部爆炸图

4）带微动开关的安全护栏装置。为了避免使用安全触边，减少失灵，设计了带微动开关的安全护栏结构［3］，如图6 所示。该装置是在行走机构的轮架前后两侧设置，主要由安全护边、基座、微动开关、弹簧、滑杆、滚柱、铰接座等组成，弹簧与滑杆、滚柱等构成了运动灵活的吸能结构，如图7 所示。因引入吸能结构，能在制动时缓冲撞击力，吸收碰撞能量，与微动开关相互结合保护人或者物体。此装置因可靠性、安全性较好，已在国外项目中广泛使用。

5）全周吸能防撞护栏装置。对安全护栏有客户提出了更高的要求，即安全护栏全封闭，360°范围内护栏装置受到撞击，都要具有缓冲并停桥功能。而图6 所示方案因滑杆只能作轴向运动，在受到正面至45°范围内受到外力作用时，能起到安全保护作用，但对于正侧面受力，则不具效果。为满足客户要求，降低事故发生概率，经过不断探索，做了几个方案，比较后终于设计出了全新结构的安全护栏装置，其外观如图8 所示。

此装置结构简洁，对零件的精度要求不高，碰撞感应装置只需要两套，呈对角布置，灵敏度高，护栏组成的护圈，在全周任意方向受到外力的作用，都会沿受力方向产生摆动，控制装置能即刻感应并制动，这样安全护栏在人员暴露在危险中的时候能停止危险动作或者阻止危险动作启动，故能起到较好的防护作用。其结构与组成如图9所示。装置主要由简单焊接的钣金件组成并只用到2 个感应元件，成本较低。

图8 行走机构全周吸能防撞护栏装置

图9 行走机构全周吸能防撞护栏装置结构组成图

全周吸能防撞护栏装置主要由封闭状护栏、横梁、支座、传感器支架、感应头支架、球面垫圈、橡胶弹簧、螺杆及撑管等组成。因橡胶弹簧的作用，护栏成为具有弹性的随动结构，提高了安全保护性能，它有2 根固定在轮架上的横梁，通过螺杆及撑套管和橡胶弹簧等将封闭状护栏固定在横梁下面。在螺杆外套装有与其配合的撑套管，螺杆的下端装有橡胶弹簧，这样螺杆、撑套管、球面垫圈和橡胶弹簧构成的弹性缓冲随动装置，在护栏受到冲撞时，橡胶弹簧能以形变的方式吸收冲撞的动能。

图10 防撞护栏装置感应示意图

装置的碰撞感应元件是对液态和固态微粒的防护能力强，防护等级达到IP67 的电感式传感器，它属于一种有开关量输出的位置传感器，内部由LC 高频振荡器和放大处理电路组成，传感器通过支架固定在横梁上，正常状态时，传感器与感应头的相对位置是不变的，感应头内部会产生涡流，这个涡流反作用于感应器，当固定在护栏上的感应头在护栏受到外力摆动时，感应头将离开传感器，使感应器内部电路的参数发生变化，由此发出制动信号。这样在护栏的几何摆动范围内，登机桥不会对人造成伤害，从而达到有效减小事故的目的。图10 为防撞护栏装置感应示意图。

防撞护栏装置的最大缓冲距离可通过设计上容许螺杆的摆动角度来实现，缓冲力的大小可通过橡胶弹簧的预压量来调节。也可在横梁下侧设置回位橡胶弹簧，来增加缓冲力及护栏的回位力，如图11 所示。

全周吸能防撞护栏装置在国外客户来工厂做FAT（Factory Acceptance Testing）时，性能得到认可，通过在机场使用，证明这种护栏装置结构精巧、简单，防撞与缓冲能力好，工作可靠。

6）非接触行走机构安全防护。以上各方案都是靠碰撞后再发出制动信号的被动保护方式，如采取让操作人员能了解行走轮周围障碍物的主动方式，对提升登机桥的安全性更有意义。即在行驶机构的安全栏上加装若干超声波传感器，超声波传感器与控制器和显示器（或蜂鸣器）等部分组成安全辅助装置。用以侦测行走轮周围的障碍物，并以声音或者更为直观地显示告知驾驶员周围障碍物的情况。行走机构超声波传感器安全辅助装置如图12 所示。

图11 回位橡胶弹簧设置示意

图12 行走机构超声波传感器安全辅助装置示意图

登机桥在行驶时，启动安全辅助装置，在控制器的控制下，安全栏上的探头发送的超声波在行走轮周围形成无形的安全识别区，遇到障碍物产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，从而计算出与障碍物之间的距离，判断出障碍物的位置，再由显示器显示距离并发出警示信号。到达危险距离时，蜂鸣器就开始鸣叫，控制系统发出制动信号，或由操作人员停桥。这种结构通过设置危险距离值大于登机桥的制动距离，完全能做到碰撞发生前将登机桥停住，以防止撞上障碍物，可最大限度地保护人或物的安全。

更加人性化的设计，是采取扫除行走机构视野死角的方法来提高安全性，即在登机桥通道下面设置广角（红外）摄像装置，通过视频连接线，在操纵台上的显示屏可清晰看见行走轮周围的障碍物，即使在晚上，通过红外线也能看得清楚。也可在通道底下设置泛光灯，这样使操作员更放心操纵登机桥。影像的特点是可以直接看到行走轮周围的情况，缺点是影像有变形，不易准确判断障碍物的距离，操作员须主动关注显示器上的视频，视频不能主动提醒操作员，而操作员也不能只低头看显示屏，在操纵登机桥运动中，也要将注意力放在观察接泊的飞机上，这有可能会造成顾此失彼的现象。如将超声波探头与影像集成到一起，这样操作员能清楚地在监视器上看到行走轮周围情况的动态影像，并配以超声波监测的声音的提示，操作员就能更放心去接泊飞机，从而可更大程度提高登机桥的行驶安全性。行走机构可视、超声波安全辅助装置示意见图13。

图13 行走机构可视、超声波安全辅助装置

3 结语

以上介绍了登机桥行走机构的安全防护装置设计，各种方案在结构、成本等方面都各有其优缺点，有些已在国内、外机场广泛使用。不同的客户也有各自喜好，不同结构的防护装置可作为登机桥的可选配置项，可由机场客户按自己的需要进行选择。

［1］佚名.旅客搭乘桥（PBB）の安全性向上についての提言［C］//国土交通省空港制限区域内事故防止对策检讨会，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，牛福维，等.一种登机桥行走机构安全护栏装置：中国，201220525453［P］.2013-06-26.