本发明涉及轮船设备技术领域，特别是涉及一种邮轮登船桥及其控制方法。
背景技术：
登船桥是供旅客上下邮轮的登船设备，是港口设施的重要组成部分。传统的登船桥在水位变化相对较小的港口能提供一个登船的通道，但在一些水位变化较大的港口，如南沙港，潮差超过2m，水位跨度较大，传统的登船桥难以适应高水位的变化，对旅客的上下船带来不便，且容易引发安全事故。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能够适应高水位变化的、保证旅客通行的安全性和舒适性的邮轮登船桥及其控制方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种邮轮登船桥，包括基座、分别安装于基座首尾两端上的第一竖向框架和第二竖向框架、安装于第一竖向框架和第二竖向框架之间的固定廊道，固定廊道的尾端连接有升降廊道和伸缩廊道，固定廊道的最低处设有供旅客进入的入口，升降廊道的首端与固定廊道转动连接，伸缩廊道与升降廊道的尾端滑动连接，伸缩廊道的尾端安装有接船口，还设有带动升降廊道升降的升降装置和带动伸缩廊道前后伸缩的伸缩装置。
进一步作为本发明技术方案的改进，固定廊道呈回形结构，固定廊道包括多层的廊道和位于转角处的与廊道连接的平台，入口设于最低层的廊道的一端。
进一步作为本发明技术方案的改进，升降装置有两个，对称布置于升降廊道尾端底部的两侧，升降装置的一端与升降廊道转动连接，另一端与第二竖向框架转动连接，伸缩装置的一端与伸缩廊道尾端底部转动连接，另一端与升降廊道转动连接，升降装置和伸缩装置均为电动缸。
进一步作为本发明技术方案的改进，接船口与伸缩廊道转动连接，接船口的两侧设有与伸缩廊道连接的拉绳或铁链，接船口的底部设有万向轮，还包括第一倾角传感器和第二倾角传感器，第一倾角传感器安装于接船口的底部，第二倾角传感器安装于接船口的侧面。
进一步作为本发明技术方案的改进，还包括控制室，控制室内设有控制台，控制台上设有控制中心、用于设定工作模式的手动模式按钮和自动模式按钮、用于控制升降装置和伸缩装置动作的控制手柄和控制按钮。
进一步作为本发明技术方案的改进，基座包括前框架、中间框架和后框架，中间框架的尾端两侧均设有凸起的车架支撑梁，车架支撑梁的下方设有至少一个车轮，邮轮登船桥可用拖车拖行，前框架的首端设有鹅颈形的拖车支架，基座上还安装有四个液压支腿。
进一步作为本发明技术方案的改进，还包括第一倒车摄像头和第二倒车摄像头，第一倒车摄像头位于升降廊道尾端下方并安装于第二竖向框架上，第二倒车摄像头安装于第二竖向框架的下部，第二倒车摄像头的视角向下。
进一步作为本发明技术方案的改进，还包括安全系统，安全系统包括急停按钮、短路保护电路、安装于升降廊道和伸缩廊道上的双重行程终端保护开关，双重行程终端保护开关包括限位行程开关和安全行程开关，短路保护电路采用冗余性的两种短路保护方式，分别为熔断式和非熔断式。
一种邮轮登船桥的控制方法，包括以下步骤：
a、切换到手动模式；
b、手动操作，使控制中心控制升降装置带动升降廊道上升或下降至邮轮甲板上方；
c、手动操作，使控制中心控制伸缩装置带动伸缩廊道向前或向后移动；
d、手动操作，使控制中心控制升降装置带动升降廊道下降，使接船口与邮轮甲板搭接，直至系统标准值与第一倾角传感器测量值的差值处于用户设定范围内；
e、切换到自动模式，控制中心每隔一段时间对系统标准值与第一倾角传感器的测量值进行判断，系统标准值与第一倾角传感器测量值的差值超出用户设定范围时，控制中心自动控制升降装置上升或下降带动升降廊道和接船口升降，直至差值在用户设定范围内。
进一步作为本发明技术方案的改进，步骤b中升降廊道高于邮轮甲板200mm～300mm，系统标准值为0°，用户设定范围为-2°～0°。
本发明的有益效果：此邮轮登船桥，旅客通过固定廊道、升降廊道和伸缩廊道连接形成的人行通道以及与邮轮搭接的接船口登上邮轮，当水位产生变化时，控制升降装置带动升降廊道升降，以及控制伸缩装置带动伸缩廊道前后伸缩，从而控制接船口的高度，使接船口与邮轮平稳搭接，适应水位的变化，保证登船桥的平稳以及旅客通行的安全性和舒适性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例的侧视图；
图2是本发明实施例的正视图；
图3是本发明实施例的整体结构示意图；
图4是本发明实施例基座的结构示意图；
图5是本发明实施例自动模式的控制框图。
具体实施方式
参照图1～图5，本发明为一种邮轮登船桥，包括基座1、分别安装于基座1首尾两端上的第一竖向框架2和第二竖向框架3、安装于第一竖向框架2和第二竖向框架3之间的固定廊道4，固定廊道4的尾端连接有升降廊道5和伸缩廊道6，固定廊道4的最低处设有供旅客进入的入口43，升降廊道5的首端与固定廊道4转动连接，伸缩廊道6与升降廊道5的尾端滑动连接，伸缩廊道6的尾端安装有接船口7，还设有带动升降廊道5升降的升降装置8和带动伸缩廊道6前后伸缩的伸缩装置9。
此邮轮登船桥，旅客通过固定廊道4、升降廊道5和伸缩廊道6连接形成的人行通道以及与邮轮搭接的接船口7登上邮轮，当水位产生较大变化时，控制升降装置8带动升降廊道5升降，以及控制伸缩装置9带动伸缩廊道6前后伸缩，从而控制接船口7的高度，使接船口7与邮轮平稳搭接，适应水位的变化，保证邮轮登船桥的平稳以及旅客通行的安全性和舒适性。本邮轮登船桥能够适应的水位差达2m多。
作为本发明优选的实施方式，固定廊道4呈回形结构，固定廊道4包括多层的廊道41和位于转角处的与廊道41连接的平台42，入口43设于最低层的廊道41的一端，通过多层廊道41分割登船桥的高度，有效降低每层廊道41的坡度，每层廊道41的坡度小于7°，为旅客提供一个平缓的行走通道。固定廊道4整体呈回形结构，减小了登船桥的占地面积，此外，固定廊道4的回形结构与普通的回形结构设置不一样，是不规则的回形结构，上层的廊道41与下层的廊道41相互错开，如图2所示，从而增大登船桥的宽度尺寸，使得结构更加稳定可靠，可承受较强的风力而不晃动。第一竖向框架2和第二竖向框架3均包括至少两个相互并列的竖向的框架23，从而增强登船桥的整体强度。
作为本发明优选的实施方式，升降装置8和伸缩装置9可为气缸、液压缸、或齿轮齿条等直线传动机构中的一种或多种，优选为电动缸，采用丝杆传动，电动缸的电机采用伺服电机，比液压传动和气压传动更加平稳和精确，且具有自锁功能，传动更加安全。升降装置8有两个，对称布置于升降廊道5尾端底部的两侧，升降装置8的一端与升降廊道5转动连接，另一端与第二竖向框架3转动连接。在两个升降装置8的共同作用下，升降廊道5绕与固定廊道4的转动连接轴线转动从而实现升降，采用两个升降装置8，保证升降廊道5升降的平稳性。
此外，伸缩装置9的一端与伸缩廊道6尾端底部的中间转动连接，另一端与升降廊道5转动连接，在伸缩装置9的作用下，伸缩廊道6在升降廊道5的尾端前后伸缩移动。伸缩廊道6与升降廊道5的滑动连接可采用滑块滑轨等滑动机构，优选的，升降廊道5上设有至少一条滑槽，伸缩廊道6上设有若干与滑槽配合的滚轮，采用滑槽和滚轮的配合，升降廊道5与伸缩廊道6之间为滚动摩擦，大大减小摩擦力，保证伸缩廊道6前后伸缩顺畅平稳。
作为本发明优选的实施方式，接船口7与伸缩廊道6转动连接，接船口7的两侧设有与伸缩廊道6连接的拉绳或铁链71或其他用于限位的装置。接船口7的底部与邮轮搭接，接船口7的底部设有万向轮72，也可使用橡胶垫等其他用于防止接船口7与邮轮直接摩擦接触的装置代替万向轮72，采用万向轮72，能够有效防止邮轮晃动与接船口7的底部直接摩擦接触导致接船口7晃动，且降低摩擦，延长接船口7的使用寿命。
作为本发明优选的实施方式，还包括第一倾角传感器73和第二倾角传感器，第一倾角传感器73安装于接船口7的底部，第二倾角传感器安装于接船口7的侧面。
进一步的，还包括控制室10，控制室10设置在某一层的平台42的旁边，控制室10内设有控制台，控制台上设有控制中心、用于设定工作模式的手动模式按钮和自动模式按钮、用于控制升降装置8和伸缩装置9动作的控制手柄和控制按钮，具体的，控制中心采用plc。
通过控制手柄控制升降装置8和伸缩装置9动作时，操作人员须双手操作，一只手操作控制手柄，另一只手须同时按下控制按钮。采用双手操作，防止操作人员或其他人误触控制手柄导致升降装置8或伸缩装置9动作，使得控制操作更加安全可靠。工作模式分为手动模式和自动模式。旅客登船时，操作人员需在控制室10内，操作人员可通过监控视频得知登船桥内部和外部的情况以作出相应的应对。
作为本发明优选的实施方式，如图4所示，基座1包括前框架11、中间框架12和后框架13，结构稳固，第一竖向框架2和第二竖向框架3分别安装于前框架11和后框架13上方，中间框架12的尾端两侧均设有凸起的车架支撑梁14，车架支撑梁14的下方设有至少一个车轮，具体的，两个车架支撑梁14采用双轴八轮车桥，承载能力达30吨。前框架11的首端设有鹅颈形的拖车支架15，拖车与鹅颈形的拖车支架15搭接，使得登船桥可以在水平面上自由地行走，与传统的登船桥只能在特定的轨道上行走相比，本登船桥的移动更加方便自由，可根据邮轮的停泊位置进行调整。
此外，基座1上还安装有四个液压支腿16，登船桥移动到位后，四个液压支腿16向上提升基座1，使车轮脱离地面，从而牢牢固定登船桥的位置，防止邮轮因水位升高而顶起登船桥使登船桥向后滑(此时升降廊道5和伸缩廊道6还未来得及调整)。每个液压支腿16旁边均设有开关，前后各一组，需两个操作员同时控制，同时向左或者向右拨动开关，使液压支腿16上升或者下降。
作为本发明优选的实施方式，还包括第一倒车摄像头和第二倒车摄像头，第一倒车摄像头位于升降廊道5尾端下方并安装于第二竖向框架3上，第二倒车摄像头安装于第二竖向框架3的下部，第二倒车摄像头的视角向下。摄像头防水，并且采用无线信号传输，摄像头的影像显示在拖车的驾驶室内。通过上方的第一倒车摄像头，第一倒车摄像头的视角向后，倒车时可观察邮轮出口的位置，第一倒车摄像头带有用于对中的准星。通过第二倒车摄像头，倒车时可观察后方情况及停车线位置。登船桥停车后，初步位置确定，通过伸缩装置9和伸缩廊道6，可弥补登船桥与邮轮距离过宽无法顺利搭接的问题。
作为本发明优选的实施方式，还包括安全系统，安全系统包括急停按钮、短路保护电路、安装于升降廊道5和伸缩廊道6上的双重行程终端保护开关，双重行程终端保护开关包括限位行程开关和安全行程开关，短路保护电路采用冗余性的两种短路保护方式，分别为熔断式和非熔断式。升降廊道5或伸缩廊道6动作达到行程终点时，首先触发限位行程开关，此时使相应的升降装置8或伸缩装置9停止，如限位行程开关触发后，升降装置8或伸缩装置9没有停止动作，则触发安全行程开关，此时将完全切断升降装置8或伸缩装置9的电源输入，强制使升降装置8或伸缩装置9停机。急停按钮采用非自复位常闭急停按钮，触发后升降装置8和伸缩装置9将无法动作，需要手动复位才能将设备复位，急停按钮安装于控制台上。
作为本发明优选的实施方式，还包括照明系统，照明系统包括若干氛围灯以及安装于固定廊道4、升降廊道5、伸缩廊道6内顶部的若干吸顶灯和应急照明灯、安装于接船口7上的起指示作用的指示灯，应急照明灯采用电池供电。氛围灯使得登船桥的外观更加美观。采用吸顶灯不会减小固定廊道4内的空间，为旅客提供一个舒适宽阔的通行环境。
作为本发明优选的实施方式，还包括空调系统，空调系统包括若干安装于固定廊道4内的吸顶式空调。采用吸顶式空调不会减小固定廊道4内的空间，为旅客提供一个舒适宽阔的通行环境。
固定廊道4、升降廊道5和伸缩廊道6的两侧安装钢化玻璃，利于游客欣赏周边的风景，同时使得登船桥整体更加美观，地板采用玻璃格栅，满铺地毯，两侧还安装有扶手栏杆。
登船桥控制系统有两个输入，分别是系统标准值和外部扰动值，系统标准值是根据接船口7处于水平位置时第一倾角传感器73的读数来确定的，本文假设系统没有误差，即将接船口7调平后，接船口7处于水平位置时第一倾角传感器73的读数为0°，即系统标准值设定为0°；外部对系统的扰动包括海水水位的变化、附加载荷和外界环境，其中海水水位的变化为直接的外部扰动因素。
有两个工作模式，分别是手动模式和自动模式，本邮轮登船桥的控制方法如下：
1、手动模式：
按下控制台上的手动模式按钮，处于手动模式时，要使升降廊道5升降和伸缩廊道6伸缩，只能通过操作控制台上的控制手柄和按钮来实现，具体过程如下：
设备开始工作，即登船桥接船口7与邮轮进行搭接时，首先，操作员通过控制台上的控制手柄控制升降廊道5，将升降指令(上下拨动控制手柄)传递至plc，该控制命令成为plc的输入信号，输入信号在其内部进行逻辑运算输出控制信号，控制升降装置8向上或向下运动从而控制升降廊道5上升或下降，直到升降廊道5至合适位置，一般需高于邮轮甲板200mm～300mm，避免接船口7因操作不当与邮轮甲板碰撞；
然后，操作员继续操作控制手柄控制伸缩廊道6，将伸缩指令(左右拨动控制手柄)传递至plc，同理信号在plc中进行逻辑运算输出控制信号，控制伸缩装置9向前或向后运动，从而控制伸缩廊道6向前或向后运动，直至指定位置；
最后，操作员操作控制手柄将接船口7与邮轮甲板进行搭接，plc进行逻辑运算输出控制信号，控制升降廊道5下降，位于接船口7底部的万向轮72与邮轮甲板面接触，直至系统标准值与第一倾角传感器73测量值的差值处于用户设定范围内(-2°<差值<0°)，此时控制系统处于用户设定状态(系统稳态)，操作员按下位于控制台上的自动模式按钮，控制系统进入自动模式，由此完成接船口7与邮轮甲板的搭接工作。
2、自动模式
处于自动模式时，操作员无需手动操作，控制系统就可根据外部扰动值(水位的变化)自动对升降装置8进行控制，从而控制升降廊道5的升降，具体过程如下：
忽略附加载荷和外界环境因素对系统的影响，当水位降低(或升高)一定量时，即系统在稳定运行的过程中受到外部较大的扰动，此外部的扰动直接影响接船口7的角度变化，使第一倾角传感器73的测量值发生变化，系统每隔10s将系统标准值与测量值的差值送至plc进行判断(逻辑运算)，若该差值大于-2°小于0°，plc不会发出控制指令；若该差值小于-2°(大于0°)，则plc输出上升(下降)控制指令，此时升降装置8向上(或向下)动作从而控制升降廊道5向上(或向下)运动，直至差值回到用户设定范围内为止，系统达到新稳态。
其中，控制中心(plc)、执行机构(升降装置8和伸缩装置9)、控制对象(升降廊道5和伸缩廊道6)、设置在接船口7的测量单元(第一倾角传感器73)这四个部分形成一个闭环反馈系统，如图5所示，对升降廊道5和伸缩廊道6的动作进行精确的控制。
初步调整登船桥时或者当水位变化很快或幅度很大时，可采用手动模式，手动模式下可对升降廊道5和伸缩廊道6进行较快速或较大幅度的调整，减少调节时间。系统自动模式下，操作人员无需操作控制手柄，可减小操作人员的劳累，此外，自动模式的调整是缓慢且平稳的，它只调整升降廊道5的升降，不调整伸缩廊道6的伸缩，因此对旅客的影响甚微。
采用两套倾角传感器，分别为第一倾角传感器73和第二倾角传感器，第二倾角传感器安装于接船口7侧面的栏杆上，当两套倾角传感器的误差超标时，设备报警并退出自动模式，从而保证自动模式下的控制操作更加准确可靠。
接船口7的底部两侧还设有两个距离传感器。两个距离传感器用于检测接船口7与邮轮之间的距离，数据取平均值。当初步安置登船桥时，接船口7处逐渐接近邮轮，单个距离传感器测到的距离小于设定值如30mm时，登船桥停止前进，以保证接船口7不与邮轮擦碰。自动模式时，左右两个距离传感器的检测数据偏差超过一定值时，说明接船口7并不是正对邮轮，设备报警并退出自动模式。单个距离传感器测量得到的距离始终大于最大设定值如70mm时，不允许进入自动模式。
固定廊道4和升降廊道5的连接处顶部设有第一遮蓬45，伸缩廊道6和接船口7的连接处顶部设有第二遮蓬67。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。