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摘要：随着我国经济不断的发展，机场的建设也更加先进和科学，而机场相关配套设施的安全性能也在不断的提高。机场登机桥是机场运作过程中的重要部分，一旦出现问题将直接威胁到乘客的人身安全和机场的物资安全。本文通过对于机电登机桥的升降结构的研究，提出了能够直接检测机场登机桥高度同步系统的设计，可以有效的防止机场登陆桥出现的高度不同步问题，具有很强的推广和应用价值。
关键词：机场；登陆桥；升降高度；立柱改造
引言
旅客在登机的过程中，对于登机桥的性能要求是非常高的，其升降系统直接的关系到旅客、接驳飞机以及整个的登机桥的安全状况。所以，在登机桥的设计过程中，对于升降系统的设计、制造以及检测要求是非常的严格的。要求登机桥升降系统具备比较高的安全性能。而一旦登机桥升降系统中立柱出现了高度不统一的问题，就会使得登机桥平面产生很大的影响，同时也会损坏立柱本身。同时，登机桥本身的立柱升降高度同步问题，也是在现实操作中比较常见的一个问题，并且立柱高度的同步问题也直接的影响到了乘客的人身安全以及器械的安全。
福建长乐国际机场建于1997年，经过十五年的使用，随着经济的发展，客货吞吐量也在不断的增加，航班的数量不断上升，面面临的问题就是机场登机桥的客流量不断增加，使得机场的登机桥安全问题成为了必须要重视的一个重点的安全问题。在近年来笔者的实际工作中，主要的是针对机场的登机桥立柱进行了重点改造，时间是在2009年度，同时，在2010年和2011年，由于机场登机桥的丝杆出现了一定的问题，所以也针对丝杆的改造和维修更换问题作出了一定的研究。
1.机场升降系统概述
对于机场的登机桥来讲，其升降系统采用垂直的布置方式，这就要求其在升降到一定的高度之后，能够保持一定的位置固定，同时也能够保证在升降的过程中保持一定的平稳，也就是，在升降的过程中必须保持一种稳定的平面上升状态。
登机桥的升降系统在上升到了一定的高度之后，会保持在一定的平稳状态，这就要求登机桥自身的升降装置能够有比较好的锁死功能。传统的锁死利用涡轮或者是螺旋副传动的自锁性能，可以实现简单的锁死功能。但是这样的传动机构本身的工作效率比较低，所需要的电机功率比较大，能源的消耗也就相对应的比较大。所以，在现在的机场登机桥上，通常采取的是滚珠丝杆，其传动的效率更高。但是滚珠丝杆比较突出的问题是其不能够实现自锁，必须要有一定的制动装置辅助实现。
2.登机桥立柱高度不同步下丝杠受力分析
如图1所示，登机桥在高度不同步的情况下，对丝杠就会产生比较大的影响，而达到了一定程度的时候，尤其是在高度低的立柱螺旋副受力的情况下，就会对整个登机桥的立柱以及丝杠产生比较大的破坏压力，超出了丝杠螺旋所能够承受的压力的情况下，就会出现危险状况。
如图所示，由静力学公式出发，丝杠本身的受力计算公式为：
在以上公式中， 为丝杠所受到的水平压力， 为放大系数，而 为剪力撑所受到的垂直压力，也就是登陆桥自重的向下压力。 =3.666
所以，代入公式之后就能够得到： =92383N
再根据丝杠的耐磨性计算公式得出：
在以上公式中， 为螺杆的中径， 为螺纹的牙形系数， 为螺母的高径比，[p]为滑动螺旋副材料的许用压强。
带入之后我们就可以得到， =67mm
而国家标准规定公称直径为80mm，上文取得 =67mm。
然后，计算传力螺旋副校核螺杆强度。
在上面的公式中， 为螺杆的应力大小， 为螺杆的小径，T为螺杆的传递扭矩，而T的计算方法为：
其中， 为螺旋副的螺旋升角，而 为螺旋副的当量摩擦角，通过代入我们可以计算出：
T=9998419N.mm
=68.2Mpa
而一般来讲，螺旋杆的应许力为70Mpa以上，所以，在这样的情况下就非常容易发生倾斜甚至是丝杠受损的危险。从而出现一定的事故。
图1 丝杠螺旋副受力示意图
3.登机桥立柱升降高度不同步问题的解决方案
对于登机桥的升降系统来讲，一般的有液压式驱动控制方式和机电驱动控制方式两种，在液压升降机构的左右缸中的支路油量分别是由分流集流阀进行自动调节的，这就能够使得左右升降立柱保持比较好的平衡。但是机电驱动的升降系统分别的是由两种独立的电机驱动装置控制的，这样的话由于机械和电气本身故障发生率比较高，就比较容易在实际的操作中出现一定的左右高度误差，当这样的误差在70mm的时候，一侧的立柱就会出现损坏的现象，这样的话就形成了单立柱支撑的事故。
4.登机桥立柱升降高度同步
图2 登机桥立柱升降系统内外套管限位开关安装示意图
如图一所示，机电驱动控制方式的机电登机桥升降机构主要的构成是由内外套管、垂直驱动电机、导向滑柱以及滚珠丝杠等部分组成的。主持驱动电机的尾端一般都带有刹车结构，电机通电的时候，刹车结构松开，电机在运转的过程中经过减速机带动丝杠转动，这样就能够实现登机桥的升降运动。同时，在电机断电的时候，刹车结构制定，这样就能够充分的保障升降机构以及登机桥的高度保持，并且避免垮塌现象的发生。
登机桥的升降机构本身是在内外套管的中间都是有间隙的。这样在正常的情况下，间隙本身是匀称分布的，但是当立柱出现了一定程度倾斜的时候，左右立柱的内外套管之间间隙发生了一定的变化，而这样的倾斜所造成的间隙也直接的对立柱的升降高度产生一定的影响。
经过一定的改造和实验，在结合前人研究的基础上，本文参考ZL200810104104.1专利的改造方式，对福建长乐国际机场的的登机桥升降系统进行初步的改造设计和预想。
本文采取在升降立柱的底端安装耳机检测元件的方式，选择柱塞式限位开关作为检测的元件。如上图所示，在两个立柱的外侧底端，在每一个升降机构内外套管的间隙部分设计了二级限位开关。在升降立柱的下滑快的外部增加了叠簧可调节限位开关以及立柱内套管间隙，第一级的限位开关感应头在靠近该内套管的位置。 对于PLC控制平台的选择，根据单位的实际情况进行选择，而在工作的过程中，当出现左右立柱的升降高度误差超过了20mm的时候，PLC会自动的检测到左右立柱的第一级限位开关动作，这样的话就形成了第一层面的保护，经过PLC的运算，在进行了逻辑判断之后，操作人员在每次的升降过程的操作只能够，对左右立柱之间的高度误差及时的检测并且能够进行自动的进行补偿，这样就能够使得左右立柱之间的高度误差小时，从而使得左右立柱之间能够保持同步的升降。
但是，在左右立柱的升降高度误差超过了60mm的时候，PLC会自动的检测到左右立柱的二级限位开关动作，在这样的情况下，经过PLC的运算，自动的做出逻辑判断，这个时候的升降系统控制部分就会自动的停止一切的工作，对于手动操作升降系统的工作部分也会自动的切断，并且在这个时候会发出故障信号，通知维修人员，达到立柱的升降高度误差控制在安全范围之内的目的。在第二级限位开关出现动作的时候，维修人员可以在PLC平台上进入维修模式，进行单独的手动单立柱校正工作，这样就能够及时的纠正两个立柱之间的误差，从而恢复登机桥本身的升降操作功能。
对于第二级开关信号来讲，其主要的作用还是实现报警的作用。这个信号是比较重要的。所以，在PLC设计上会采取冗余设计的方式，设置两个开关。这两个开关中的任何一个在发出了信号的时候，PLC系统都会做出反应。这样的采取限位开关的方式，能够比较更好的对立柱高度误差进行检测，并且是一种针对检测结果控制的方式。也就是说，这样在检测的过程中出现了高度的误差，控制系统就会很快的做出反应。这样的控制方式首先能够比较好的避免原计数机构升降同步系统中，在出现了丝杠的断裂情况下，电机带动计数机构仍然处在工作的状态，从而不能够正常的报警，产生事故。其次，在出现了一定故障进入到了维修模式的时候，手动进行单立柱的校正过程中，如果一侧的二级开关出现动作，升降系统就对操作人员产生限制，从而使得系统只能朝着平衡立柱的方向进行调整和校正，这样的话就不能够向着恶化立柱平衡的方向进行调整和校正。所以，本文的设计能够比较好的防治人为操作失误，或者是出现恶意失误操作对升降立柱系统所造成的机械伤害，这样就有效的提高了机电登机桥升降控制系统的安全性能。
本文所采取的方式除了在上述的直接开关测量有一定的设计之外，还另外增加了一套模拟量检测反馈系统。模拟量检测的元件采取的多是全电位器，检测的元件本身安装在升降电机减速器的输出轴上，当登机桥的高度出现变化的时候，PLC会将电位器模拟的信号传递到控制系统中，经过运算的过程就可以得出左右立柱之间的高度差和出现的偏差值，其主要的目的是要将登机桥的实际高度值显示出来，同时，也可以配合直接检测的方式进行冗余逻辑判断。这样的两套独立的左右立柱高度差检测系统能够有效的保证升降立柱的高度同步在一定的安全范围之内。
5.结语：
本文主要针对登机桥升降机的立柱高度不同步问题进行了研究。在分析了立柱高度不同步时的受力之后，针对这个问题进行了一定的解决策略上的分析。主要是对于机场机电登机桥的升降立柱高度同步的方式的研究及其同步系统的控制方式进行了说明。以便能够真正的实现升降过程中自动消除高度偏差从而实现保护升降立柱的目的。在实际的应用中，这样的方式可以带来更好的系统安全性能，同时也能够保证检修的过程更加的建议，实用性更加的高，从而带来了更理想的控制效果。
参考文献：
[1]李强，马程群，孟盈，梁琦，PLC在某型航空电源车0～70V电路中的应用[J]，山西电子技术，2010（03）
[2]茹东生，章小梅，基于PLC的机载电子设备ATE电源控制系统[J]，计算机测量与控制，2009（10）
[3]齐玉峰，廖力清，欧阳昌华，刘建良，飞机机轮联合载荷试验台的PLC控制系统[J]，自动化与仪表，2006（01）
[4]唐志云，廖力清，欧阳昌华，基于PLC的SY02机轮联合加载试验控制系统[J]，可编程控制器与工厂自动化，2008（04）
[5]鲍冬梅，郑龙席，严传俊，胡正峰，混合式脉冲爆震发动机原理性试验系统测控单元设计[J]，计算机测量与控制，2010（01）
[6]王水生，武慧芳，狄娜，柔性工装平台下位机软件设计[J]，河北旅游职业学院学报，2011（03）
[7]李建海，姜忠山，王雁涛，基于PLC和WINCC的航空蓄电池放电系统[J]，兵工自动化，2008（06）
关键词：机场；登陆桥；升降高度；立柱改造
引言
旅客在登机的过程中，对于登机桥的性能要求是非常高的，其升降系统直接的关系到旅客、接驳飞机以及整个的登机桥的安全状况。所以，在登机桥的设计过程中，对于升降系统的设计、制造以及检测要求是非常的严格的。要求登机桥升降系统具备比较高的安全性能。而一旦登机桥升降系统中立柱出现了高度不统一的问题，就会使得登机桥平面产生很大的影响，同时也会损坏立柱本身。同时，登机桥本身的立柱升降高度同步问题，也是在现实操作中比较常见的一个问题，并且立柱高度的同步问题也直接的影响到了乘客的人身安全以及器械的安全。
福建长乐国际机场建于1997年，经过十五年的使用，随着经济的发展，客货吞吐量也在不断的增加，航班的数量不断上升，面面临的问题就是机场登机桥的客流量不断增加，使得机场的登机桥安全问题成为了必须要重视的一个重点的安全问题。在近年来笔者的实际工作中，主要的是针对机场的登机桥立柱进行了重点改造，时间是在2009年度，同时，在2010年和2011年，由于机场登机桥的丝杆出现了一定的问题，所以也针对丝杆的改造和维修更换问题作出了一定的研究。
1.机场升降系统概述
对于机场的登机桥来讲，其升降系统采用垂直的布置方式，这就要求其在升降到一定的高度之后，能够保持一定的位置固定，同时也能够保证在升降的过程中保持一定的平稳，也就是，在升降的过程中必须保持一种稳定的平面上升状态。
登机桥的升降系统在上升到了一定的高度之后，会保持在一定的平稳状态，这就要求登机桥自身的升降装置能够有比较好的锁死功能。传统的锁死利用涡轮或者是螺旋副传动的自锁性能，可以实现简单的锁死功能。但是这样的传动机构本身的工作效率比较低，所需要的电机功率比较大，能源的消耗也就相对应的比较大。所以，在现在的机场登机桥上，通常采取的是滚珠丝杆，其传动的效率更高。但是滚珠丝杆比较突出的问题是其不能够实现自锁，必须要有一定的制动装置辅助实现。
2.登机桥立柱高度不同步下丝杠受力分析
如图1所示，登机桥在高度不同步的情况下，对丝杠就会产生比较大的影响，而达到了一定程度的时候，尤其是在高度低的立柱螺旋副受力的情况下，就会对整个登机桥的立柱以及丝杠产生比较大的破坏压力，超出了丝杠螺旋所能够承受的压力的情况下，就会出现危险状况。
如图所示，由静力学公式出发，丝杠本身的受力计算公式为：
在以上公式中， 为丝杠所受到的水平压力， 为放大系数，而 为剪力撑所受到的垂直压力，也就是登陆桥自重的向下压力。 =3.666
所以，代入公式之后就能够得到： =92383N
再根据丝杠的耐磨性计算公式得出：
在以上公式中， 为螺杆的中径， 为螺纹的牙形系数， 为螺母的高径比，[p]为滑动螺旋副材料的许用压强。
带入之后我们就可以得到， =67mm
而国家标准规定公称直径为80mm，上文取得 =67mm。
然后，计算传力螺旋副校核螺杆强度。
在上面的公式中， 为螺杆的应力大小， 为螺杆的小径，T为螺杆的传递扭矩，而T的计算方法为：
其中， 为螺旋副的螺旋升角，而 为螺旋副的当量摩擦角，通过代入我们可以计算出：
T=9998419N.mm
=68.2Mpa
而一般来讲，螺旋杆的应许力为70Mpa以上，所以，在这样的情况下就非常容易发生倾斜甚至是丝杠受损的危险。从而出现一定的事故。
图1 丝杠螺旋副受力示意图
3.登机桥立柱升降高度不同步问题的解决方案
对于登机桥的升降系统来讲，一般的有液压式驱动控制方式和机电驱动控制方式两种，在液压升降机构的左右缸中的支路油量分别是由分流集流阀进行自动调节的，这就能够使得左右升降立柱保持比较好的平衡。但是机电驱动的升降系统分别的是由两种独立的电机驱动装置控制的，这样的话由于机械和电气本身故障发生率比较高，就比较容易在实际的操作中出现一定的左右高度误差，当这样的误差在70mm的时候，一侧的立柱就会出现损坏的现象，这样的话就形成了单立柱支撑的事故。
4.登机桥立柱升降高度同步
图2 登机桥立柱升降系统内外套管限位开关安装示意图
如图一所示，机电驱动控制方式的机电登机桥升降机构主要的构成是由内外套管、垂直驱动电机、导向滑柱以及滚珠丝杠等部分组成的。主持驱动电机的尾端一般都带有刹车结构，电机通电的时候，刹车结构松开，电机在运转的过程中经过减速机带动丝杠转动，这样就能够实现登机桥的升降运动。同时，在电机断电的时候，刹车结构制定，这样就能够充分的保障升降机构以及登机桥的高度保持，并且避免垮塌现象的发生。
登机桥的升降机构本身是在内外套管的中间都是有间隙的。这样在正常的情况下，间隙本身是匀称分布的，但是当立柱出现了一定程度倾斜的时候，左右立柱的内外套管之间间隙发生了一定的变化，而这样的倾斜所造成的间隙也直接的对立柱的升降高度产生一定的影响。
经过一定的改造和实验，在结合前人研究的基础上，本文参考ZL200810104104.1专利的改造方式，对福建长乐国际机场的的登机桥升降系统进行初步的改造设计和预想。
本文采取在升降立柱的底端安装耳机检测元件的方式，选择柱塞式限位开关作为检测的元件。如上图所示，在两个立柱的外侧底端，在每一个升降机构内外套管的间隙部分设计了二级限位开关。在升降立柱的下滑快的外部增加了叠簧可调节限位开关以及立柱内套管间隙，第一级的限位开关感应头在靠近该内套管的位置。 对于PLC控制平台的选择，根据单位的实际情况进行选择，而在工作的过程中，当出现左右立柱的升降高度误差超过了20mm的时候，PLC会自动的检测到左右立柱的第一级限位开关动作，这样的话就形成了第一层面的保护，经过PLC的运算，在进行了逻辑判断之后，操作人员在每次的升降过程的操作只能够，对左右立柱之间的高度误差及时的检测并且能够进行自动的进行补偿，这样就能够使得左右立柱之间的高度误差小时，从而使得左右立柱之间能够保持同步的升降。
但是，在左右立柱的升降高度误差超过了60mm的时候，PLC会自动的检测到左右立柱的二级限位开关动作，在这样的情况下，经过PLC的运算，自动的做出逻辑判断，这个时候的升降系统控制部分就会自动的停止一切的工作，对于手动操作升降系统的工作部分也会自动的切断，并且在这个时候会发出故障信号，通知维修人员，达到立柱的升降高度误差控制在安全范围之内的目的。在第二级限位开关出现动作的时候，维修人员可以在PLC平台上进入维修模式，进行单独的手动单立柱校正工作，这样就能够及时的纠正两个立柱之间的误差，从而恢复登机桥本身的升降操作功能。
对于第二级开关信号来讲，其主要的作用还是实现报警的作用。这个信号是比较重要的。所以，在PLC设计上会采取冗余设计的方式，设置两个开关。这两个开关中的任何一个在发出了信号的时候，PLC系统都会做出反应。这样的采取限位开关的方式，能够比较更好的对立柱高度误差进行检测，并且是一种针对检测结果控制的方式。也就是说，这样在检测的过程中出现了高度的误差，控制系统就会很快的做出反应。这样的控制方式首先能够比较好的避免原计数机构升降同步系统中，在出现了丝杠的断裂情况下，电机带动计数机构仍然处在工作的状态，从而不能够正常的报警，产生事故。其次，在出现了一定故障进入到了维修模式的时候，手动进行单立柱的校正过程中，如果一侧的二级开关出现动作，升降系统就对操作人员产生限制，从而使得系统只能朝着平衡立柱的方向进行调整和校正，这样的话就不能够向着恶化立柱平衡的方向进行调整和校正。所以，本文的设计能够比较好的防治人为操作失误，或者是出现恶意失误操作对升降立柱系统所造成的机械伤害，这样就有效的提高了机电登机桥升降控制系统的安全性能。
本文所采取的方式除了在上述的直接开关测量有一定的设计之外，还另外增加了一套模拟量检测反馈系统。模拟量检测的元件采取的多是全电位器，检测的元件本身安装在升降电机减速器的输出轴上，当登机桥的高度出现变化的时候，PLC会将电位器模拟的信号传递到控制系统中，经过运算的过程就可以得出左右立柱之间的高度差和出现的偏差值，其主要的目的是要将登机桥的实际高度值显示出来，同时，也可以配合直接检测的方式进行冗余逻辑判断。这样的两套独立的左右立柱高度差检测系统能够有效的保证升降立柱的高度同步在一定的安全范围之内。
5.结语：
本文主要针对登机桥升降机的立柱高度不同步问题进行了研究。在分析了立柱高度不同步时的受力之后，针对这个问题进行了一定的解决策略上的分析。主要是对于机场机电登机桥的升降立柱高度同步的方式的研究及其同步系统的控制方式进行了说明。以便能够真正的实现升降过程中自动消除高度偏差从而实现保护升降立柱的目的。在实际的应用中，这样的方式可以带来更好的系统安全性能，同时也能够保证检修的过程更加的建议，实用性更加的高，从而带来了更理想的控制效果。
参考文献：
[1]李强，马程群，孟盈，梁琦，PLC在某型航空电源车0～70V电路中的应用[J]，山西电子技术，2010（03）
[2]茹东生，章小梅，基于PLC的机载电子设备ATE电源控制系统[J]，计算机测量与控制，2009（10）
[3]齐玉峰，廖力清，欧阳昌华，刘建良，飞机机轮联合载荷试验台的PLC控制系统[J]，自动化与仪表，2006（01）
[4]唐志云，廖力清，欧阳昌华，基于PLC的SY02机轮联合加载试验控制系统[J]，可编程控制器与工厂自动化，2008（04）
[5]鲍冬梅，郑龙席，严传俊，胡正峰，混合式脉冲爆震发动机原理性试验系统测控单元设计[J]，计算机测量与控制，2010（01）
[6]王水生，武慧芳，狄娜，柔性工装平台下位机软件设计[J]，河北旅游职业学院学报，2011（03）
[7]李建海，姜忠山，王雁涛，基于PLC和WINCC的航空蓄电池放电系统[J]，兵工自动化，2008（06）