本发明涉及一种液压控制系统，尤其是一种升降液压控制系统及登机桥。
背景技术：
旅客登机桥发展到今天，随着国内国外标准对登机桥功能和安全要求的提高，安全标准特别是对飞机及人员的保护始终放在产品安全的第一位，登机桥的非受控动作会直接对飞机和人员造成伤害，en12312-4-2014和mh/t6028-2003均要求登机桥控制系统应能检测到登机桥的非受控动作并且自动冻结该非受控动作。根据标准的要求，登机桥厂家须针对此安全标准要求开发出相应的机构和系统以满足行业标准要求。
申请号为cn201620035037.2的专利公开了一种登机桥升降液压系统，其问题在于以下几点：
1、公开的技术方案无法对油缸安全状态进行实时监控检测，不具备位置检测功能；
2、升降油缸系统刚性存在不足，容易因油缸自身油液的泄露而带来安全隐患；
3、此技术方案中的平衡阀直接安装在油缸上，平衡阀先导控制口直接连通油缸有杆腔的另一端，是作为单个油缸的负载控制阀进行使用，不具备防油缸内泄和增加油缸刚性功能和作用，对于普遍采用双油缸的登机桥液压系统，由于每一套升降油缸系统的平衡阀设定压力很难保证做到完全一致，造成下降运动两边载荷不均衡而影响登机桥两边立柱运动同步性，严重时会影响下降运动平稳性。
技术实现要素：
本发明的一个主要目的在于提供一种升降液压控制系统、控制方法及登机桥，以对登机桥的运动进行安全、稳定的控制。
本发明提供一种升降液压控制系统，包括：第一带位置检测功能升降油缸系统、负载保持功能回路及换向功能回路。
第一带位置检测功能升降油缸系统包括升降油缸、带阀芯检测座阀、球式电磁阀及控制油路；球式电磁阀和带阀芯检测座阀通过控制油路共同组成液压回路。
负载保持功能回路与第一带位置检测功能升降油缸系统连通，且负载保持功能回路上设有平衡阀，用以控制油缸的输出速度。
换向功能回路与负载保持功能回路连通，且换向功能回路上设有三位四通方向阀，三位四通方向阀可具有特殊中位功能，并设置有第一换向油口、第二换向油口及第三换向油口，第一换向油口用于连接外部液压动力源，第二换向油口用于连接至油箱，第三换向油口与负载保持功能回路连通。
本发明提供一种升降液压控制系统还包括与负载保持功能回路并联的快速反应回路，其包括电磁提升阀以及回油口，当快速反应回路联通时，油液可快速经由回油口回流至回油箱。
本发明还提供一种根据上述的升降液压控制系统的控制方法，用于控制登机桥的运动，控制方法包括：
上升运动控制，其包括：控制压力油经由换向功能回路流向负载保持功能回路，接着流入第一带位置检测功能升降油缸系统内的带阀芯检测座阀，最终进入油缸的无杆腔，从而实现登机桥上升；
下降运动控制，其包括：控制带阀芯检测座阀打开，第一带位置检测功能升降油缸系统内的油缸的无杆腔内的压力油与负载保持功能回路的第一负载油口处的压力油相导通；根据带阀芯检测座阀的阀芯位置状态反馈信号确认带阀芯检测座阀是否处于完全打开的正常状态，若是，控制来自换向功能回路的压力油流入第一带位置检测功能升降油缸系统内的油缸的有杆腔，油缸的有杆腔内的压力油使油缸产生向下作用力并与登机桥自身重力共同作用于油缸无杆腔，当共同的作用力大于平衡阀的设定值时，平衡阀的主阀芯打开，使得负载保持功能回路的第一负载油口和第二负载油口导通，从而实现登机桥下降。
本发明一实施例的升降液压控制系统的控制方法还包括应急快降运动控制，其包括：当登机桥接机口放置于飞机机门下的安全靴被触动时，控制第一带位置检测功能升降油缸系统和与负载保持功能回路并联的快速反应回路打开，使得油缸的无杆腔、负载保持功能回路的第一负载油口与与负载保持功能回路并联的快速反应回路的回油口接通，从而实现登机桥的应急下降。
本发明还提供一种登机桥，其包括上述的升降液压控制系统。
本发明相较于现有技术的有益效果在于：本发明的升降液压控制系统通过带阀芯检测座阀和球式电磁阀组成防泄漏位置检测机构，实时反馈登机桥安全状态信息，系统安全得以预知，安全得到保障。并且，升降液压控制系统中的用于负载控制的平衡阀，不仅安全可靠，还使油缸上升与下降速度均由油泵输出流量来控制，速度精度与油泵输出精度决定，完全排除升降立柱摩擦力和桥自身重力影响，速度控制更加平稳可靠，精度更高，系统运动更加稳定。
附图说明
通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：
图1为本发明一实施例的升降液压控制系统的原理图；
图2为本发明一实施例的升降液压控制系统的主控制流程图；
图3为本发明一实施例的升降液压控制系统的油缸上升控制流程图；
图4为本发明一实施例的升降液压控制系统的油缸下降控制流程图；
图5为本发明一实施例的升降液压控制系统的应急快降控制流程图；
图6为本发明一实施例的升降液压控制系统的待机状态的控制流程图；
图7为本发明一实施例的带位置检测功能升降油缸的结构图；
图8为沿图7中a-a线的剖面图；及
图9为带位置检测功能升降油缸的带阀芯检测座阀的结构图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
如图1所示，本发明提供一种升降液压控制系统，包括：第一带位置检测功能升降油缸系统ⅰ、负载保持功能回路ⅲ-1及换向功能回路ⅴ。
第一带位置检测功能升降油缸系统ⅰ包括升降油缸7、带阀芯检测座阀5、球式电磁阀6及控制油路；球式电磁阀6和带阀芯检测座阀5通过控制油路共同组成液压回路。
负载保持功能回路ⅲ-1与第一带位置检测功能升降油缸系统ⅰ连通，且负载保持功能回路ⅲ-1上设有平衡阀3，用以控制油缸的输出速度。
换向功能回路ⅴ与负载保持功能回路ⅲ-1连通，且换向功能回路ⅴ上设有三位四通方向阀1，三位四通方向阀1可具有特殊中位功能，并设置有第一换向油口p、第二换向油口t及第三换向油口a，第一换向油口p用于连接外部液压动力源p，第二换向油口t用于连接至油箱，第三换向油口a与负载保持功能回路ⅲ-1连通。
本发明的升降液压控制系统通过带阀芯检测座阀和球式电磁阀组成防泄漏位置检测机构，实时反馈登机桥安全状态信息，系统安全得以预知，安全得到保障。并且，升降液压控制系统中的用于负载控制的平衡阀，不仅安全可靠，还使油缸上升与下降速度均由油泵输出流量来控制，速度精度与油泵输出精度决定，完全排除升降立柱摩擦力和桥自身重力影响，速度控制更加平稳可靠，精度更高，系统运动更加稳定。
因此，本发明中的升降液压系统包括多道安全功能控制，达到多裕度安全设计，大大提高安全可靠性。
图7、8分别示出了一种带位置检测功能升降油缸及其剖视图，其具有带位置检测功能升降油缸系统。如图8所示，带位置检测功能升降油缸包括油路块10，油路块内10部有控制油路，带阀芯检测座阀5和球式电磁阀6插装于油路块10，油路块10设置有主进油口。
本实施例中，升降液压控制系统还可包括与负载保持功能回路ⅲ-1并联的快速反应回路ⅲ-2，快速反应回路ⅲ-2设有电磁提升阀4以及回油口t1，当快速反应回路ⅲ-2联通时，油液能够快速经由回油口t1回流至回油箱。
本实施例中，升降液压控制系统还包括第二带位置检测功能升降油缸系统ⅱ，其与第一带位置检测功能升降油缸系统ⅰ具有相同的结构。第一带位置检测功能升降油缸系统ⅰ和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅱ并联，且在第一带位置检测功能升降油缸系统ⅰ和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅱ的升降油缸的有杆腔油口之间的管线上形成第一并联油口n，在第一带位置检测功能升降油缸系统ⅰ和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅱ的主进油口之间的管线上形成第二并联油口m。
带阀芯检测座阀5上可带有非接触式阀芯检测装置，能对阀芯位置状态进行检测并输出状态反馈信号。可选的，非接触式阀芯检测装置采用无接触感应式位置传感器进行阀芯位移检测，阀芯与阀套有一定重叠行程，在此重叠行程距离内，阀芯能可靠切换位置信号。
例如，如图9所示，带阀芯检测座阀5可包括阀芯51、阀芯位置检测杆52及位置感应线圈53，通过阀芯位置检测杆52和位置感应线圈53对阀芯位置进行检测。
带阀芯检测座阀5插装于固接在油缸的无杆腔底部的油路块上，同时球式电磁阀6也固接在该油路块上。无杆腔底部油路块设置有球式电磁阀6对带阀芯检测座阀5的控制油路，设置有主进油口c和先导泄油口y等接口。球式电磁阀6和带阀芯检测座阀5通过油缸的无杆腔底部的油路块内部控制油路共同组成具有零泄漏单向密封和带有位置反馈功能的液压回路，并与油缸组合在一起，形成带位置检测功能升降油缸系统。
第一带位置检测功能升降油缸系统ⅰ和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅱ通过油路块主进油口c和油缸有杆腔油口d分别并联于第一并联油口n和第二并联油口m。
由于涉及到安全可靠性问题，由带位置检测座阀5与球式电磁阀6组成具有零泄漏单向密封液压锁，可选的，其直接安装在油缸负载支撑侧的出口端，从而确保安全可靠性，防止因管路爆裂等其它不可控事件发生造成的安全隐患。
本实施例中，负载保持功能回路ⅲ-1内插装有平衡阀3，并设置有第一负载油口m1、第二负载油口a1、平衡阀先导油口pc1及负载先导控制油口pd1。第一并联油口n与负载保持功能回路ⅲ-1的第一负载油口m1连接。第二负载油口a1与第三换向油口a连通。
本实施例中，平衡阀3额定流量等于或小于系统流量，以免影响系统的稳定性。平衡阀3最大泄漏量也应符合系统标准要求，其出口侧背压尽量小。
平衡阀3的设定压力可为最大负载感应压力的1.1-3倍，本实施例中为1.3倍，故在测出平衡阀3所支撑执行设备的最大负载后要扩大1.3倍，所得的压力值为平衡阀3的设定压力值。
平衡阀3开启压力的计算公式如下：
其中：s＝为阀的设定压力；l＝为负载压力；pr＝为先导控制压力比(如3:1，pr＝3)，cr＝液压缸面积比(无杆腔/有杆腔)。
本实施例中，换向功能回路ⅴ上还设有第四换向油口b。升降液压控制系统还包括防内泄功能回路ⅳ，防内泄功能回路ⅳ上装有液控单向阀2，防内泄功能回路ⅳ设有第一防内泄油口n1、第二防内泄油口b1、液控单向阀第一先导控制油口pc2及液控单向阀第二先导控制油口pd2。其中，第一防内泄油口n1与第一并联油口n连通n，第二防内泄油口b1与第四换向油口b连通。平衡阀先导油口pc1与液控单向阀第一先导控制油口pc2连通，负载先导控制油口pd1与液控单向阀第二先导控制油口pd2连通。
本发明的升降液压控制系统可用于控制登机桥的运动，该控制方法包括控制登机桥的上升运动、下降运动及应急快降运动等。
其中，上升运动控制可包括：控制压力油经由换向功能回路ⅴ流向负载保持功能回路ⅲ-1，接着流入第一带位置检测功能升降油缸系统ⅰ内的带阀芯检测座阀5，最终进入油缸的无杆腔，从而实现登机桥上升。
下降运动控制可包括：控制带阀芯检测座阀5打开，第一带位置检测功能升降油缸系统ⅰ内的油缸的无杆腔内的压力油与负载保持功能回路ⅲ-1的第一负载油口m1处的压力油相导通；此时平衡阀3没有先导控制压力油的作用，电磁提升阀4线圈也处于失电状态，两者均处于关闭状态，使得压力油无法流向负载保持功能回路ⅲ-1的第二负载油口a1和快速反应回路ⅲ-2的回油口t1；根据带阀芯检测座阀5的阀芯位置状态反馈信号确认带阀芯检测座阀5是否处于完全打开的正常状态，若是，控制来自换向功能回路ⅴ的压力油流入第一带位置检测功能升降油缸系统ⅰ内的油缸的有杆腔，同时也流入平衡阀3先导控制油路。油缸的有杆腔内的压力油使油缸产生向下作用力并与登机桥自身重力共同作用于油缸无杆腔，无杆腔压力升高，当此作用力与先导控制压力之和大于平衡阀3的设定值时，平衡阀3的主阀芯打开，使得负载保持功能回路ⅲ-1的第一负载油口m1和第二负载油口a1导通，从而实现登机桥下降。
应急快降运动控制可包括：当登机桥接机口放置于飞机机门下的安全靴被触动时，控制第一带位置检测功能升降油缸系统ⅰ和与负载保持功能回路ⅲ-1并联的快速反应回路ⅲ-2打开，使得油缸的无杆腔、负载保持功能回路ⅲ-1的第一负载油口m1及快速反应回路的ⅲ-2的回油口t1接通，从而实现登机桥的应急下降。
以下，根据本发明一实施例并配合附图对上升运动控制方法进行详细说明。
参照图1至图3，升降油缸上升时，换向功能回路ⅴ的三位四通方向阀1上升，电磁线圈sol1得电，三位四通方向阀1换向至上升位，液压源p的压力油经过电磁换向阀接通至油口a，流向负载保持功能回路ⅲ-1的第二负载油口a1，并分开两路，一路流经平衡阀3到达第一负载油口m1，另一路到达先导控制油口pd1；到达第一负载油口m1的压力油流向第一和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅰ、ⅱ的第二并联油口m，分两路分别流入左右两组的第一和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅰ、ⅱ，并流经带阀芯检测座阀5，最终达到油缸7的无杆腔。另一路到达先导控制油口pd1的压力油流向防内泄功能回路ⅳ的液控单向阀第二先导控制油口pd2，打开防内泄功能回路ⅳ内的液控单向阀2，第一和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅰ、ⅱ在压力油作用下，克服重力和摩擦力实现登机桥的上升运动。上升运动时，登机桥主控器对第一和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅰ、ⅱ的带阀芯检测座阀5不作监控。
以下，根据本发明一实施例并配合附图对下降运动控制方法进行详细说明。
参照图1、2、4，下降运动时，登机桥主控器向第一和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅰ、ⅱ的球式电磁阀6输出指令，使电磁线圈sol4、sol5得电，带阀芯检测座阀5打开，第一和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅰ、ⅱ的油缸7的无杆腔内压力油与第二并联接点m、负载保持功能回路ⅲ-1的第一负载油口m1的压力油相导通。此时，由于负载保持功能回路ⅲ-1的平衡阀先导油口pc1没有压力控制油作用，压力油压力低于平衡阀3的设定压力。同时电磁提升阀4的电磁线圈sol3处于失电状态，平衡阀3和电磁提升阀4处于关闭状态。压力油无法流向负载保持功能回路ⅲ-1的第二负载油口a1和快速反应回路ⅲ-2的回油口t1。登机桥下降运动受到负载保持功能回路ⅲ-1第二道安全保护屏障阻断而静止不动。
登机桥主控器向第一和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅰ、ⅱ的球式电磁阀6输出指令的同时，紧跟着会在一定的时间内同时读取带阀芯检测座阀5的阀芯位置状态反馈信号e1，确认两带阀芯检测座阀5是否均处于完全打开的正常状态。当检测到两带阀芯检测座阀5均处于正常打开状态后(存在其一不正常也认为存在故障)，登机桥主控器才向上述换向功能回路ⅴ的三位四通方向阀下降电磁线圈sol2输出指令(如果未检测到两个带阀芯检测座阀5均完全打开的正常状态，则不向三位四通方向阀下降电磁线圈sol2输出指令，而是发出第一和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅰ、ⅱ存在故障报警信号)。
换向功能回路ⅴ的三位四通方向阀下降电磁线圈sol2收到指令后，换向至下降位，液压源p的压力油经过电磁换向阀接通至第四换向油口b，流向防内泄功能回路ⅳ的第二防内泄油口b1，并分开两路，一路流经液控单向阀2到达第一防内泄油口n1，另一路到达先液控单向阀第一先导控制油口pc2。
到达第一防内泄油口n1的压力油流向第一并联油口n，分两路分别流入左右两组第一和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅰ、ⅱ的油缸7的有杆腔。另一路到达液控单向阀第一先导控制油口pc2的压力油流向负载保持功能回路ⅲ-1的平衡阀先导油口pc1，进入平衡阀3先导控制腔。
到达油缸7的有杆腔的压力油使油缸产生向下作用力并与登机桥自身重力共同作用于油缸7的无杆腔，使第二并联油口m、第一负载油口m1的压力升高，该压力与另一路到达负载保持功能回路ⅲ-1的平衡阀先导油口pc1的压力油共同作用于平衡阀3的主阀芯。当共同的作用力大于平衡阀3的设定值时，主阀芯打开，第一负载油口m1的压力油与第二负载油口a1导通，并通过换向功能回路ⅴ与第三换向油口a、第二换向油口t导通，油缸7实现下降运动。
由于平衡阀3具有负载控制功能的作用，油缸7的升降速度均能够由液压源p供给流量确定，从而控制速度精度和刚性与液压源p的精度等级相同。升降速度不受桥身重力和摩擦力等外部载荷变化影响，速度控制更加平稳可靠，精度更高，系统运动更加稳定。
以下，根据本发明一实施例并配合附图对应急快降运动控制方法进行详细说明。
参照图1、2、5，当登机桥接机口放置于飞机机门下安全靴被触动时，登机桥主控器向第一和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅰ、ⅱ的球式电磁阀6输出指令，使电磁线圈sol4、sol5得电；向快速反应回路ⅲ-2内的电磁提升阀4输出指令，使电磁线圈sol3得电。两组带阀芯检测座阀5与快速反应回路ⅲ-2的电磁提升阀4同时打开，使得油缸7的无杆腔、第二并联油口m、第一负载油口m1、回油口t1之间的通道接通，从而在登机桥自身重力作用下实现急速下降运动。
以下，根据本发明一实施例并配合附图对接机状态控制方法进行详细说明。
参照图1、2、6，接机状态时，登机桥接机口和飞机对接且停靠到位后，自动调平机构、安全靴均投入使用。当调平机构、安全靴均没有被触动时，球式电磁阀6的电磁线圈sol4、sol5，电磁提升阀4的电磁线圈sol3均处于失电可靠关闭状态。换向功能回路ⅴ的三位四通方向阀1两边电磁线圈sol1、sol2处于失电的中位位置。两组油缸的无杆腔内的压力油，被固接于油缸7的球式电磁阀6和带阀芯检测座阀5共同组成得到具有零泄漏单向密封和带有位置反馈功能的液压锁所截断，形成第一道安全保护屏障。上述压力油也被负载保持功能回路ⅲ-1的平衡阀3和快速反应回路ⅲ-2的电磁提升阀4所截断，形成第二道安全保护屏障。同时，由于第一并联接口n的出口连接有防内泄功能回路ⅳ，能够有效防止第一和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅰ、ⅱ的油缸出现内漏，使无杆腔泄漏到有杆腔的压力油通过管道流回油箱，使油缸的上下两腔内的液压油仍然处于密封状态，因此，第一和第二带位置检测功能升降油缸系统ⅰ、ⅱ向下运动仍然被截止，形成第三道安全保护屏障。
防内泄功能回路ⅳ除了具备此功能外，还与第一道、第二道安全保护屏障一起对双作用油缸7活塞两边油液进行有效封堵。被封堵在两腔油液中的活塞上下自由运动受到限制，大大增加升降机构的刚性，克服了传统登机桥升降油缸上腔不密封可向上自由运动造成刚性不足问题。处于接机状态下的登机桥主控器在接机过程中，登机桥主控器不断检测和读取带阀芯检测座阀5的阀芯位置状态信息，不间断对带阀芯检测座阀5的阀芯位置状态进行监控，确保第一道安全保护屏障完全处于安全状态。一旦出现异常情况，及时预警。在接机过程中，自动调平机构被触动时，升降液压控制系统在主控制器控制下，自动重复上升或下降控制规程，进行减小接机口和飞机相对高度差的运动，直至误差消失。安全靴被触动时，升降液压控制系统在主控制器控制下，自动执行应急快降控制规程，迅速进行应急下降对机门进行保护。
综上所述，本发明实施例公开的升降液压控制系统具有以下技术效果：
1、本发明采用带阀芯检测座阀以及电磁球阀组成的防泄漏位置检测机构，实时反馈登机桥安全状态信息，系统安全得以预知，安全得到保障；
2、本发明采用双作用活塞缸的升降油缸与液控单向阀组合，很好解决因油缸内漏造成安全隐患，也使油缸活塞平时处于两腔密封油液共同作用，大大增加升降机构的刚性，克服了传统登机桥升降油缸上腔不密封可向上自由运动刚性不足问题；
3、系统中增加一道负载控制平衡阀，不仅安全可靠，还使油缸上升与下降速度均由油泵输出流量来控制，速度精度与油泵输出精度决定，完成排除升降立柱摩擦力和桥自身重力影响，速度控制更加平稳可靠，精度更高，系统运动更加稳定。
因此，本发明中的升降液压系统包括多道安全功能控制，达到多裕度安全设计，大大提高安全可靠性。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。