登机桥结构分析及安全性研究进展

罗良清 顾晓勤

（1.灏博生态科技＜广东＞有限公司，广东 中山528400；2.电子科技大学中山学院，广东 中山528402）

美国杰特威（Jetways）公司于20世纪70年代率先生产登机桥，此外登机桥生产的企业还有美国的斯通（Stearns），德国的蒂森克虏伯（ThyssenKrupp），日本的三菱重工（Mitsubishi）和川崎重工（Kawasaki）等。我国对于登机桥的设计生产已有多年的历史，研发、设计、生产登机桥的主要有中集天达、蒂森克虏伯机场系统中山有限公司等。国内对于登机桥有研究的单位还包括天津工程机械研究院、西北机电工程研究所、西北工业大学、武汉理工大学、电子科技大学等。

登机桥是连接候机楼和飞机机身的可移动桥梁设备，旅客通过活动通道上下飞机。登机桥按通道个数分为两通道式（见图1）和三通道式（见图2），包括固定立柱、旋转平台、活动通道、升降系统、行走系统、接机平台和服务梯等。登机桥所受载荷主要来自通道自重、人载、雪载和风载，其结构必须满足强度、稳定性要求，达到设计使用寿命且经济合理。三通道登机桥，如图2所示，从内到外分为通道A、通道B、通道C三部分，内外通道之间通过滚轮或者滑块在钢轨道上滚动或滑行，实现伸缩运动，通道B移动速度为通道C的一半。一般通道的顶部与底部为折弯钢板，左右两侧由桁架、玻璃或者钢板组成。

登机桥强度计算依据为MH/T 6028—2016《旅客登机桥》[1]、GB 50017—2003《钢结构设计规范》[2]。王鹏将有限元法应用到登机桥结构设计中[3]，对其进行静力计算分析，运用有限元分析软件强大的前后处理功能，得到每一种工况下的应力、位移分布情况，另外对登机桥的模态进行了计算。为方便快捷地对其进行有限元分析，梁秋荣采用UIDL结合TCL/TK技术建立其参数化分析系统的人机交互界面[4]。

朱新朝等对登机桥在工作条件下升降系统立柱框架结构的稳定性进行研究[5]，得出结构所受内力和屈曲载荷，并进行立柱框架稳定性校核。对登机桥升降系统一侧结构失效时，结构的稳定承载能力进行探讨，得出此时结构的稳定承载力。

模块化设计可将登机桥的各个部分分解为一个个较小的标准模块，以装入集装箱运输，节省运输成本，提高生产效率。彭恒等探讨登机桥的模块化设计方案，并与当前的登机桥进行了成本比较分析，表明对运输线路较远的项目，模块化设计具有明显的优势[6]。

登机桥预应力交叉斜拉杆玻璃侧壁是一种新颖的设计技术，以其结构轻巧、通透性好、外观精致。然而，相关规范对于预应力大小的施加并没有明确规定。牛福维等[7]采用数值模拟方法，分析斜拉杆在服务工况下的受力，以确定其预应力大小以及材料，在此基础上对拉杆尺寸进行优化，并降低了预应力大小和对材料性能的要求。

严仁军等对登机桥地震响应进行了研究[8]，罗益群总结某机场航站楼登机桥钢结构设计，得到地震低烈度区钢结构体系侧向位移为风荷载控制，柱子间宜采用箱型钢梁刚接，并设置斜撑[9]，桁架上下弦于腹杆交叉节点亦采用梁刚接，且水平面内设置斜杆增加平面刚度。单层登机桥竖向自振频率必须大于3 Hz。汤婧等[10]以45 m登机桥为研究对象，基于瞬态动力分析理论，运用有限元法建立了桥体主结构的瞬态振动模型，得到了登机桥在人群载荷下的动力响应，并针对计算结果采用调频质量阻尼器（TMD）进行减振处理。

图1 二通道登机桥

图2 三通道旅客登机桥

登机桥作为一种机械产品可采用现代设计方法。武汉理工大学的杨蔚华[11]以模糊理论和人工神经网络理论为基础，对引入模糊综合评价方法和人工神经网络方法解决登机桥的结构方案的问题进行研究。建立登机桥的结构方案评价方法，为登机桥的结构设计和方案优选提供参考依据。张哲则采用神经网络算法对登机桥的结构进行了优化[12]。朱新朝对这两种方法做了进一步完善[13]，对登机桥的结构优化设计进行探讨。

江子旺、冯樱等基于Adams/View建立登机桥多体动力学模型，并依据行业标准进行登机桥路径规划[14]。模拟登机桥连接飞机舱门全运动过程，实现了登机桥的行走运动、升降运动以及对接舱门和遮篷的伸张运动。邓览提出利用双目机器视觉技术和数字图像处理技术[15]，与登机桥运动控制系统一起完成登机桥自动靠接飞机舱门。通过图像处理技术从采集的图像中提取出飞机舱门信息，并对其进行定位跟踪，实时解算登机桥的接机口与飞机舱门的相对位置信息，并生成登机桥运动控制指令编码，发送至登机桥控制系统执行。

为防止登机桥碰撞飞机，王峰[16]介绍了机械式柔性触须防碰撞装置、超声波传感器探测、激光传感器技术。李旭研究登机桥碰撞飞机发动机的问题，指出限止登机桥轮位的转向角度，可以从根本上杜绝的事故发生[17]。登机桥下俯状态立柱下降时，有时出现通道向上收缩的现象，与人们的经验判断正好相反，严重的将导致事故。文[18]推导登机桥运动方程，通过力学分析找出其原因，得到驱动装置抱闸力矩计算公式，提出设计准则。胡克明提出将超声波传感器、视频技术应用于登机桥行走的安全防护方案[19]。韩彩艳则研究了登机桥安全稳定性影响因素[20]，提出在结构设计优化、施工方法、PLC控制、运行维护管理等方面对登机桥安全稳定运行的主要影响。

登机桥作为一种承重机械设备、可移动桥梁，涉及工程机械、建筑钢结构二个领域。设计、制造工程师往往需要获得两方面的资质。计算校核登机桥设计，进一步深入分析、细化计算，是登机桥研发的重中之重，同时作为机电产品，成熟稳定的控制技术必不可少，防止登机桥碰撞飞机，是登机桥研发等环节中必须慎重考虑的。跟踪已经售出的登机桥的使用情况，及时解决用户反馈的问题，是登机桥企业发展的必经之路。