联动式飞机牵引及残损飞机拖曳用特种设备及控制方法

摘要

一种联动式飞机牵引及残损飞机拖曳用特种设备及控制方法。系统包括远程控制中心、前轮牵引设备和两个后轮牵引设备；远程控制中心为设置在机场运行指挥中心内且装有控制程序的计算机；前轮牵引设备和后轮牵引设备的结构相同，均包括可移动平台、驱动电机、液压升降平台、带无线基站的工控机、高容量蓄电池和四根可伸缩式圆杆。本发明优点：1)转弯半径小。利用麦克纳姆轮的工作特性，使前轮牵引设备和后轮牵引设备分别驱动，从而能实现静止飞机的原地掉头。2)安全性提高。能有效避免现有牵引车视线受阻的问题。3)智能化程度高，利用内置的控制程序和GPS定位信息，能实现无人操作的飞机推出。

说明书

技术领域

本发明属于机电工程技术领域，特别是涉及一种联动式飞机牵引及残损 飞机拖曳用特种设备及控制方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，越来越多的人选择乘坐飞机出行，从而 使得机场航班架次越来越接近饱和，因此目前很多机场开始修建第二、第三 跑道和新候机楼，以应对客流的增加。

在机场运行过程中，经常会出现两种情况，一是停机位紧张而造成飞机 推出过程中易与其他飞机碰撞，二是飞机发生滑出跑道事故后起落架故障， 从而造成飞机无法行驶而需要进行应急救援。在目前的机场特种设备中，飞 机牵引车和应急救援车分别用于执行上述两项工作。

但是，飞机牵引车在拖曳飞机前需要先夹持住飞机的前起落架而后将飞 机推出，由于推出阶段属于倒车作业，一旦操作不当驶入场内机动车通道将 会造成违章侵入，如果此时恰巧有内场车辆通过，将会造成严重的碰撞事故； 此外，牵引车在牵引过程中转弯半径过大，一旦操作不当将会造成飞机与相 邻停机位内飞机的碰撞，上述问题均有相关事故案例的报道或内部通报。

当飞机发生滑出跑道事故后最常见的事故类型是前起落架折断或功能 性损坏，此时需要应急救援车辆进行拖曳以尽快将故障飞机清离跑道。目前 的应急救援车辆工作方法同飞机牵引车相同，当飞机前起落架和后起落架均 发生故障时应急救援车辆也无法发挥作用，只能通过吊车作业进行现场清 理。

因此，如果能提供一种新型的飞机牵引设备以解决目前飞机推出阶段存 在的诸多问题，同时能解决机轮严重故障下飞机拖曳的应急救援问题，将会 大大提升民航的运行安全保障能力。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种联动式飞机牵引及残损 飞机拖曳用特种设备及控制方法。

为了达到上述目的，本发明提供的联动式飞机牵引及残损飞机拖曳用特 种设备包括远程控制中心、前轮牵引设备和两个后轮牵引设备；其中，远程 控制中心为设置在机场运行指挥中心内且装有控制程序的计算机；前轮牵引 设备和后轮牵引设备的结构相同，均包括可移动平台、驱动电机、液压升降 平台、带无线基站的工控机、高容量蓄电池、四根可伸缩式圆杆和液压动力 伺服控制系统；其中可移动平台为口字形中空结构且一侧边能够自动打开和 关闭，底面上安装有多个麦克纳姆轮；驱动电机、带无线基站的工控机、高 容量蓄电池和液压动力伺服控制系统设置在可移动平台的内部，其中驱动电 机的输出轴与麦克纳姆轮相连；液压升降平台为口字形结构且一侧边能够打 开和关闭，以可上下移动的方式设置在可移动平台的内侧壁上，并通过由液 压动力伺服控制系统提供动力；高容量蓄电池同时与驱动电机、液压升降平 台和带无线基站的工控机的相连，用于为这些部件供电，而带无线基站的工 控机则通过无线方式与远程控制中心相接，并控制驱动电机和液压升降平台 工作；液压升降平台上可打开一侧边和与该侧边相邻的一侧边内分别安装有 两根平行设置且与所安装侧边长度方向相垂直的可伸缩式圆杆，而另两侧边 的内侧壁上则形成有与上述可伸缩式圆杆9端部相对应的凹槽，并且两侧边 上的可伸缩式圆杆设置高度不同。

所述的前轮牵引设备和后轮牵引设备底部的麦克纳姆轮数量为8个。

所述的液压升降平台每一侧边上的两根可伸缩式圆杆间的距离可调，以 适用于不同类型的飞机起落架。

本发明提供的联动式飞机牵引及残损飞机拖曳用特种设备的控制方法 包括按顺序执行的下列步骤：

1)系统上电自检的S1阶段：在此阶段中，远程控制中心分别同前轮牵 引设备和后轮牵引设备上的带无线基站的工控机进行数据交换，以判断系统 是否连接正常，然后进入S2阶段；

2)用户指定操作模式的S2阶段：在此阶段中，系统等待用户指令，当 用户在远程控制中心上点击“一般飞机推出”按钮时，系统进入S3阶段； 当用户在远程控制中心上点击“残损飞机拖曳”按钮时，系统进入S4阶段；

3)下达机位分配指令的S3阶段：在此阶段中，根据管理人员指定的机 位信息，在远程控制中心的控制下，前轮牵引设备和后轮牵引设备根据内置 机位GPS信息在驱动电机的带动下利用麦克纳姆轮自动行驶到相应机位，其 中前轮牵引设备停止于飞机前起落架的正前方，2个后轮牵引设备停止于2 组飞机后起落架的正后方，然后进入S5阶段；

4)指定飞机起落架坐标的S4阶段：在此阶段中，管理人员在远程控制 中心上输入残碎飞机事故现场前起落架和后起落架的GPS坐标信息，并传输 给前轮牵引设备和后轮牵引设备,然后进入S3阶段；

5)飞机起落架抬升的S5阶段：在此阶段中，管理人员在远程控制中心 上点击“推出准备”的按钮，前轮牵引设备和后轮牵引设备中的可移动平台 上可打开一侧边向机轮方向打开，然后在驱动电机的带动下利用麦克纳姆轮 使可移动平台及其上的部件向飞机轮组方向移动，然后将可打开一侧边关 闭，从而将飞机轮组包围在口字形可移动平台内部，之后使两组可伸缩式圆 杆向外伸展，直至可伸缩式圆杆的外端插入在相对侧边上的相应凹槽内，此 时两侧边上的四根可伸缩式圆杆呈井字形设置，从而将飞机轮组固定在井字 形可伸缩式圆杆的内部，待前轮牵引设备和后轮牵引设备同步完成前、后起 落架固定后，在带无线基站的工控机的控制下使3组液压升降平台同步抬升， 然后进入S7阶段；

6)指定飞机推出模式的S6阶段：在此阶段中，管理人员在远程控制中 心上选择飞机推出模式，并点击“确认”按钮，当推出模式选择“向后常规 推出”时，进入S7阶段；当推出模式选择“原地掉头推出”时，进入S8阶 段；

7)向后常规推出的S7阶段：在此阶段中，前轮牵引设备和后轮牵引设 备同步向正后方移动，待到达指定坐标位置后，进入S9阶段；

8)原地掉头推出的S8阶段：在此阶段中，前轮牵引设备和后轮牵引设 备利用麦克纳姆轮的工作特性，同步做逆时针方向转动，从而实现飞机的原 地掉头，并向掉头后的正前方移动，待到达指定坐标位置后，进入S9阶段；

9)飞机起落架落地的S9阶段：在此阶段中，在带无线基站的工控机的 控制下使前轮牵引设备和后轮牵引设备上的液压升降平台同步落地，并使可 伸缩式圆杆回缩至液压升降平台内部，之后将可移动平台上可打开一侧边打 开，之后使前轮牵引设备和后轮牵引设备远离起落架，待到达安全距离后， 将可移动平台上可打开一侧边关闭，然后进入S10阶段；

10)判断工作是否结束的S10阶段：在此阶段中，根据管理人员是否在 远程控制中心上输入指令来判断飞机推出或残损飞机拖曳工作是否结束，如 果判断结果为“是”，则进入S11阶段；否则返回S2阶段的入口；

11)返回待命地点的S11阶段：在此阶段中，前轮牵引设备和后轮牵引 设备工作结束，在GPS坐标信息指引下返回待命地点并进行充电，然后系统 结束运行。

本发明提供的联动式飞机牵引及残损飞机拖曳用特种设备及控制方法 具有如下优点：1)转弯半径小。利用麦克纳姆轮的工作特性，使前轮牵引 设备和后轮牵引设备分别驱动，从而能实现静止飞机的原地掉头。2)安全 性提高。能有效避免现有牵引车视线受阻的问题。3)智能化程度高，利用 内置的控制程序和GPS定位信息，能实现无人操作的飞机推出。

附图说明

图1为本发明提供的联动式飞机牵引及残损飞机拖曳用特种设备闭合状 态示意图。

图2为本发明提供的联动式飞机牵引及残损飞机拖曳用特种设备中可 移动平台及液压升降平台上可打开一侧边打开状态示意图。

图3为本发明提供的联动式飞机牵引及残损飞机拖曳用特种设备牵引抬 升正常飞机前起落架轮组的示意图。

图4为本发明提供的联动式飞机牵引及残损飞机拖曳用特种设备牵引抬 升严重残损飞机前起落架轮组的示意图。

图5本发明提供的联动式飞机牵引及残损飞机拖曳用特种设备中液压升 降平台及可伸缩式圆杆结构示意图。

图6为本发明提供的联动式飞机牵引及残损飞机拖曳用特种设备组成框 图。

图7为本发明提供的联动式飞机牵引及残损飞机拖曳用特种设备的控制 方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的联动式飞机牵引及残损飞 机拖曳用特种设备及控制方法进行详细说明。

如图1—图6所示，本发明提供的联动式飞机牵引及残损飞机拖曳用特 种设备包括远程控制中心1、前轮牵引设备2和两个后轮牵引设备3；其中， 远程控制中心1为设置在机场运行指挥中心内且装有控制程序的计算机；前 轮牵引设备2和后轮牵引设备3的结构相同，均包括可移动平台4、驱动电 机5、液压升降平台6、带无线基站的工控机7、高容量蓄电池8、四根可伸 缩式圆杆9和液压动力伺服控制系统；其中可移动平台4为口字形中空结构 且一侧边能够自动打开和关闭，底面上安装有多个麦克纳姆轮10；驱动电机 5、带无线基站的工控机7、高容量蓄电池8和液压动力伺服控制系统设置 在可移动平台4的内部，其中驱动电机5的输出轴与麦克纳姆轮10相连；液 压升降平台6为口字形结构且一侧边能够打开和关闭，以可上下移动的方式 设置在可移动平台4的内侧壁上，并通过由液压动力伺服控制系统提供动 力；高容量蓄电池8同时与驱动电机5、液压升降平台6和带无线基站的工 控机7的相连，用于为这些部件供电，而带无线基站的工控机7则通过无线 方式与远程控制中心1相接，并控制驱动电机5和液压升降平台6工作；液 压升降平台6上可打开一侧边和与该侧边相邻的一侧边内分别安装有两根平 行设置且与所安装侧边长度方向相垂直的可伸缩式圆杆9，而另两侧边的内 侧壁上则形成有与上述可伸缩式圆杆9端部相对应的凹槽11，并且两侧边上 的可伸缩式圆杆9设置高度不同。

所述的前轮牵引设备2和后轮牵引设备3底部的麦克纳姆轮10数量为8 个。

所述的液压升降平台6每一侧边上的两根可伸缩式圆杆9间的距离可 调，以适用于不同类型的飞机起落架。

如图7所示，本发明提供的联动式飞机牵引及残损飞机拖曳用特种设备 的控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

1)系统上电自检的S1阶段：在此阶段中，远程控制中心1分别同前轮 牵引设备2和后轮牵引设备3上的带无线基站的工控机7进行数据交换，以 判断系统是否连接正常，然后进入S2阶段；

2)用户指定操作模式的S2阶段：在此阶段中，系统等待用户指令，当 用户在远程控制中心1上点击“一般飞机推出”按钮时，系统进入S3阶段； 当用户在远程控制中心1上点击“残损飞机拖曳”按钮时，系统进入S4阶 段；

3)下达机位分配指令的S3阶段：在此阶段中，根据管理人员指定的机 位信息，在远程控制中心1的控制下，前轮牵引设备2和后轮牵引设备3根 据内置机位GPS信息在驱动电机5的带动下利用麦克纳姆轮10自动行驶到 相应机位，其中前轮牵引设备2停止于飞机前起落架的正前方，2个后轮牵 引设备3停止于2组飞机后起落架的正后方，然后进入S5阶段；

4)指定飞机起落架坐标的S4阶段：在此阶段中，管理人员在远程控制 中心1上输入残碎飞机事故现场前起落架和后起落架的GPS坐标信息，并传 输给前轮牵引设备2和后轮牵引设备3,然后进入S3阶段；

5)飞机起落架抬升的S5阶段：在此阶段中，管理人员在远程控制中心 1上点击“推出准备”的按钮，前轮牵引设备2和后轮牵引设备3中的可移 动平台4上可打开一侧边向机轮方向打开，然后在驱动电机5的带动下利用 麦克纳姆轮10使可移动平台4及其上的部件向飞机轮组方向移动，然后将可 打开一侧边关闭，从而将飞机轮组包围在口字形可移动平台4内部，之后使 两组可伸缩式圆杆9向外伸展，直至可伸缩式圆杆9的外端插入在相对侧边 上的相应凹槽11内，此时两侧边上的四根可伸缩式圆杆9呈井字形设置，从 而将飞机轮组固定在井字形可伸缩式圆杆9的内部，待前轮牵引设备2和后 轮牵引设备3同步完成前、后起落架固定后，在带无线基站的工控机7的控 制下使3组液压升降平台6同步抬升，然后进入S7阶段；

6)指定飞机推出模式的S6阶段：在此阶段中，管理人员在远程控制中 心1上选择飞机推出模式，并点击“确认”按钮，当推出模式选择“向后常 规推出”时，进入S7阶段；当推出模式选择“原地掉头推出”时，进入S8 阶段；

7)向后常规推出的S7阶段：在此阶段中，前轮牵引设备2和后轮牵引 设备3同步向正后方移动，待到达指定坐标位置后，进入S9阶段；

8)原地掉头推出的S8阶段：在此阶段中，前轮牵引设备2和后轮牵引 设备3利用麦克纳姆轮10的工作特性，同步做逆时针方向转动，从而实现飞 机的原地掉头，并向掉头后的正前方移动，待到达指定坐标位置后，进入S9 阶段；

9)飞机起落架落地的S9阶段：在此阶段中，在带无线基站的工控机7 的控制下使前轮牵引设备2和后轮牵引设备3上的液压升降平台6同步落地， 并使可伸缩式圆杆9回缩至液压升降平台6内部，之后将可移动平台4上可 打开一侧边打开，之后使前轮牵引设备2和后轮牵引设备3远离起落架，待 到达安全距离后，将可移动平台4上可打开一侧边关闭，然后进入S10阶段；

10)判断工作是否结束的S10阶段：在此阶段中，根据管理人员是否在 远程控制中心1上输入指令来判断飞机推出或残损飞机拖曳工作是否结束， 如果判断结果为“是”，则进入S11阶段；否则返回S2阶段的入口；

11)返回待命地点的S11阶段：在此阶段中，前轮牵引设备2和后轮牵 引设备3工作结束，在GPS坐标信息指引下返回待命地点并进行充电，然后 系统结束运行。

另外，所述的前轮牵引设备2前轮牵引设备2为主控端，后轮牵引设备 3为辅助端，前轮牵引设备2和后轮牵引设备3可根据需要同时移动或部分 移动以提供飞机推出所需的动力。此外，当飞机残损严重起落架已经完全折 断时，可移动平台4在拖曳残损飞机过程中其上可打开一侧边始终处于打开 状态，只需将可伸缩式圆杆9插入飞机机身内部的桁架结构内，即可将飞机 抬起后拖走。