【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空地面特种设备领域，具体为一种电动无杆飞机牵引车。
技术介绍
1、在航空领域中，飞机牵引车是一种应用于飞机地勤作业的重要车辆。飞机仅依靠自身动力在机场各区域间滑行存在不能“倒车”、操作困难和安全隐患的问题，需要通过飞机牵引车连接构成半挂的飞机牵引系统。
2、传统航班离港过程中，飞机牵引系统仅由牵引车提供动力，牵引车将飞机以2-10km/h的速度从泊位推出至开阔区域后离开(推出)，随后机组启动飞机发动机滑行进入起飞队列(发动机驱动离港滑行)，直至跑道端等待起飞。该过程在飞机推出阶段需要多人协作，导致效率低下，容易出现飞机损坏甚至人员伤亡的事故，同时在飞机发动机驱动离港滑行的阶段，由于飞机发动机在地面工作时间过长，带来了地面异物损害发动机、高油耗/排放、机场噪音、以及过多发动机折旧与备发成本等诸多问题。传统飞机离港模式已经成为制约机场运行安全、高效及绿色化发展的一个关键瓶颈。新型航班离港模式——牵引滑行模式可以解决上述问题。牵引滑行离港模式，即由牵引车通过抱轮机构夹紧并托起飞机前起落架作为一体化飞机牵引系统，仅依靠牵引车动力直接完成由泊位至起飞跑道间30-44km/h的高效转移，缩短了飞机发动机的地面使用时长，降低了起飞过程的油耗和碳排放。
3、现阶段的牵引滑行离港模式正在试点应用，与之配套的航空地面特种设备不齐全。在牵引车上，国内外现有牵引车只能完成低速(10km/h以下)牵引滑行，且自动化程度低，不能摆脱多部门协同带来的低效问题，不具有人工接入牵引控制系统的功能，不具有更高的安全性、经济性
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种新型牵引离港模式下的电动无杆飞机牵引车，该牵引车通过无线通信系统接收塔台发出的飞机离港任务指令，车辆控制系统直接执行任务或计算最优行驶路线并向牵引车车辆控制系统和电动驱动系统发出牵引作业指令；抱轮举升机构通过抱起和托起飞机前起落架构成牵引系统；电机驱动通过调整前轮转向和后轮组差速控制牵引车的行驶状况；图像识别系统通过车体四周的摄像和激光雷达传感器监测工况反馈与车辆控制系统调整牵引车行驶指令，实现抱轮举升机构能够精准抱轮对接，从而实现牵引车自动驾驶、自主作业，实现飞机安全、绿色、高效离港的目的。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种新型牵引离港模式下的电动无杆飞机牵引车，包括车体、抱轮举升机构及车载系统；车载系统包括无线通信系统、图像识别系统、车辆控制系统和电动驱动系统组成。
4、所述无线通信系统安装有发射与接收模块、变换器模块，所述发射与接收模块用于接收塔台发出对于具体目标飞机的牵引指令及发射任务完成情况的数据到塔台；所述变换器模块用于处理任务指令并发送给车辆控制系统。
5、所述图像识别系统安装有摄像模组以及激光雷达传感器，所述摄像模组安装在车身四周，基于yolov8的视觉识别技术，通过处理所采集的图像生成三维坐标系，确定牵引车的三维坐标、目标飞机的前起落架的三维坐标及外界环境其余障碍物的三维坐标；激光雷达传感器用于测定目标飞机的前起落架和其余障碍物的距离，两者将各自采集的数据发送给车辆控制系统进行整合。
6、所述车辆控制系统安装有计算单元模块及、轨迹模拟模块及自动回稳控制模块，所述计算模块用于接受牵引车位置坐标、飞机前起落架位置坐标及外界环境其余物品的位置坐标，计算出牵引车所需移动量及抱轮举升机构的移动量；所述轨迹模拟模块用于生成牵引车的模拟运动路径，用于牵引车的行驶的位置导航；所述自动回稳控制模块结合多级式横向失稳评价指标，界定系统失稳态等级同时进行自主回稳控制。
7、所述车辆控制系统，在牵引车高速牵引飞机滑行时通过图像采集系统监测外界工况，遇到障碍物时优先保证障碍物和飞机的安全，若确定牵引车和目标飞机与任一障碍物不会发生碰撞，则更新牵引车和目标飞机的当前位置，使牵引车沿所述初始路径继续运动；若确定牵引车或目标飞机与任一障碍物会发生碰撞，则车辆控制系统根据所获取障碍物位置，重新规划牵引车行驶路线，使得牵引车和目标飞机与障碍物不会发生碰撞，牵引车和目标飞机避开障碍物后，所述车辆控制系统重新最优规划路线使得牵引车和目标飞机回到原定路线达到目标位置。
8、所述电动驱动系统安装有水冷电机，通过水冷却系统有效地降低电机的温度，可以提供更高的功率密度和运行稳定性，确保实现牵引车由静止加速到较高一个速度时电机的可靠运行。
9、所述抱轮举升机构安装在车体中部，所述抱轮举升机构上设有四个结构杆安装在车体中部后侧壁上，所述四个结构杆均安装有举升液压缸，所述举升液压缸的伸缩端上均安装有举升连接头，所述结构杆另一端安装有抬升架，所述抬升架上设有左右前固定板，所述固定板的一侧壁与所述推板液压缸的伸缩端相连接，所述抬升架中间安装有抱轮兜，所述抬升架一侧的上壁面上分别安装有锁紧液压的缸伸缩端和抱轮液压缸的伸缩端，所述抬升架的另一端之间设有后挡板，所述后挡板的上壁面上设有两个后固定板，所述后挡板一端与所述抬升架连接，所述抱轮液压缸的伸缩端与所述后挡板的一端上壁面活动连接。
10、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
11、1.本专利技术通过车载系统集成图像采集系统、车辆控制系统和电动驱动系统，可以实现全自动抱轮，提高牵引车抱轮过程的效率以及对接的精准度，避免了抱轮时因人工操作不当对飞机轮胎造成的损伤，其全过程无人化大大提高了运行的安全性。
12、2.本专利技术通过无线通信系统，可以实时接收任务，直接获取或模拟出牵引飞机离港的最优路线，缩短牵引过程总时长，降低飞机在地面停留时间，提高航班运行效率。
13、3.本专利技术车辆控制系统内设置有自动回稳控制系统，系统中有一套重载、高速牵引滑行阶段平顺性及稳定性评价指标和稳定性判据，通过获取实时牵引系统运行状态来给予相应的稳定性评判和回稳策略，可以有效降低高速重载飞机牵引系统状态、机场路面条件、控制输入等多方面因素耦合出极限工况带来的横向失稳、脱抱等意外的影响。
14、4.本专利技术电动驱动系统安装有水冷电机，分别分布在牵引车车轮旁边，具备较大的启动转矩、良好的启动性能和良好的加速性能来满足牵引车的频繁加减速的要求，优选的选用水冷电机利用液冷降温法及时将电机工作时的热量散去，能够有效缓解续航下降等问题。
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1.一种新型牵引离港模式下的电动无杆飞机牵引车，包括车体(1)，其特征在于：所述车体(1)上安装有车载系统(3)，所述车体(1)上安装有抱轮举升机构(2)，所述抱轮举升机构(2)上设有四个结构杆安装在车体(1)中部后侧壁上，所述四个结构杆(201)均安装有举升液压缸，所述举升液压缸的伸缩端(202)上均安装有举升连接头，所述结构杆(201)另一端安装有抬升架(203)，所述抬升架(203)上设有左右前固定板(204)，所述抬升架(203)中间安装有抱轮兜(205)，所述抬升架(203)一侧的上壁面上分别安装有锁紧液压的缸伸缩端(208)和抱轮液压缸的伸缩端(209)，所述抬升架(203)的另一端之间设有后挡板(206)，所述后挡板(206)的上壁面上设有两个后固定板(207)，所述后挡板(206)一端与所述抬升架(203)连接，所述抱轮液压缸的伸缩端(207)与所述后挡板(206)的一端上壁面活动连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型牵引离港模式下的电动无杆飞机牵引车，其特征在于：所述车载系统(3)安装在车体(1)四周的摄像模组和激光雷达传感器，车辆控制系统安装在车
3.根据权利要求1所述的一种新型牵引离港模式下的电动无杆飞机牵引车，其特征在于：所述车载系统(3)中建立重载、高速牵引滑行阶段平顺性及稳定性评价指标和稳定性判据，解决了民机高速重载牵引系统的横向稳定性控制问题，保障了牵引滑行过程安全性。
4.根据权利要求1所述的一种新型牵引离港模式下的电动无杆飞机牵引车，其特征在于：所述车载系统(3)中图像采集系统基于YOLO V8的视觉识别技术优化了抱轮机构的对接，实现高精度识别。
5.根据权利要求1所述的一种新型牵引离港模式下的电动无杆飞机牵引车，其特征在于：车体(1)下端四角安装有驱动轮，前驱动轮的后侧和后驱动轮的前侧安装有水冷电机，液压箱安装在车体(1)中部和抱轮举升机构(2)相邻。
...【技术特征摘要】
1.一种新型牵引离港模式下的电动无杆飞机牵引车，包括车体(1)，其特征在于：所述车体(1)上安装有车载系统(3)，所述车体(1)上安装有抱轮举升机构(2)，所述抱轮举升机构(2)上设有四个结构杆安装在车体(1)中部后侧壁上，所述四个结构杆(201)均安装有举升液压缸，所述举升液压缸的伸缩端(202)上均安装有举升连接头，所述结构杆(201)另一端安装有抬升架(203)，所述抬升架(203)上设有左右前固定板(204)，所述抬升架(203)中间安装有抱轮兜(205)，所述抬升架(203)一侧的上壁面上分别安装有锁紧液压的缸伸缩端(208)和抱轮液压缸的伸缩端(209)，所述抬升架(203)的另一端之间设有后挡板(206)，所述后挡板(206)的上壁面上设有两个后固定板(207)，所述后挡板(206)一端与所述抬升架(203)连接，所述抱轮液压缸的伸缩端(207)与所述后挡板(206)的一端上壁面活动连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型...
【专利技术属性】
技术研发人员：林起巍，秦嘉浩，江宇菲，鲍宇飞，张威，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：
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