一种具有稳定搭接平台的车客渡船的制作方法

本发明涉及船舶工程，尤其涉及一种具有稳定搭接平台的车客渡船。

背景技术：

1、车客渡船作为连接水域两岸的交通工具，兼具车辆渡运与旅客运输功能。在车客渡船靠泊作业过程中，搭接平台（也称跳板）是实现船舶与码头之间车辆和人员通行的重要通道。传统的车客渡船搭接平台通常采用被动式支撑结构，搭接平台一端铰接于船体，另一端直接搭置于码头地面，依靠重力保持稳定。

2、然而，在实际运营中，车客渡船搭接平台面临以下技术问题：

3、第一，船体受波浪作用产生的晃动影响通行稳定性， 受潮汐、波浪等因素影响，船舶在靠泊作业期间仍存在小幅度的升沉和摇摆运动，该晃动通过船体与搭接平台的铰接点传递至搭接平台，导致搭接平台末端相对于码头地面产生垂向位移，使搭接平台与地面之间产生间隙或冲击，不仅影响车辆通行的平顺性，也易造成行人行走时的安全风险。

4、第二，不同通行对象对搭接平台稳定性的要求不同， 车辆通行时，搭接平台主要承受静载和动载，车辆的重量本身起到一定的“锚固”作用，对搭接平台晃动不敏感，而行人通行时，搭接平台的微小颤动即会引起行人的不适感和失稳风险，研究表明，行人步伐产生的激振频率（约1～2.5hz）与搭接平台的低阶固有频率接近时易产生共振，进一步加剧板面颤动。

5、第三，现有主动波浪补偿技术未针对人车混行场景进行协同优化设计， 现有技术中的波浪补偿跳板多采用液压绞车驱动，执行机构复杂、响应速度受限，其控制策略侧重于跳板整体的升沉补偿，未对不同频段的干扰进行区分处理，也未考虑车辆通行载荷与行人脚步激振在频域上的本质差异。

6、如何才能够自动识别当前搭接平台上的通行对象，并基于识别结果动态切换协同运动控制策略，无需人工干预，显著提升了搭接平台对不同使用场景的自适应能力，成为一个需要突破的技术问题。

7、综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

技术实现思路

1、针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有稳定搭接平台的车客渡船，其能够自动识别当前搭接平台上的通行对象，并基于识别结果动态切换协同运动控制策略，无需人工干预，显著提升了搭接平台对不同使用场景的自适应能力。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种具有稳定搭接平台的车客渡船，包括车客渡船本体，所述车客渡船本体的艏部和艉部转动连接有搭接平台，搭接平台远离车客渡船本体的一端搭接于路面，车客渡船本体上设有供搭接平台移动的避让空间，搭接平台靠近路面的一端设有第一驱动组件，车客渡船本体与搭接平台之间的铰接处设有第二驱动组件。

3、搭接平台上设有由若干传感器组成的传感器网络，传感器网络、第一驱动组件和第二驱动组件均连接于控制器。

4、所述控制器根据传感器网络采集的振动信号识别搭接平台上的通行状态，包括车辆通行状态sveh、人通行状态sped和空载状态semp，对振动信号进行频段分解，将不同频段plow、pmid、phigh的干扰分别匹配至第一驱动组件和第二驱动组件进行分工协同控制，根据通行状态识别结果动态设置第一驱动组件的输出限幅阈值，使第一驱动组件在行人通行状态下的输出限幅阈值小于在车辆通行状态下的输出限幅阈值。

5、根据本发明的具有稳定搭接平台的车客渡船，所述频段分解的标准为，plow对应0~0.5hz频段，pmid对应0.5～5hz频段，phigh对应≥5hz频段。

6、根据本发明的具有稳定搭接平台的车客渡船，所述第二驱动组件包括至少一个压电叠堆作动器，所述压电叠堆作动器在安装时施加有预压应力。

7、根据本发明的具有稳定搭接平台的车客渡船，所述第一驱动组件包括至少一个电缸，所述电缸包括缸体、活塞杆、驱动活塞杆伸缩的伺服电机及传动机构，电缸下端设有支撑底座，所述支撑底座包括弹性缓冲垫和可更换耐磨接触板。

8、根据本发明的具有稳定搭接平台的车客渡船，所述传感器网络包括布置在搭接平台与车客渡船本体铰接处的第一加速度传感器，布置在搭接平台长度方向1/3、1/2和2/3处的上表面的第二、第三、第四加速度传感器，布置在搭接平台下表面的第五加速度传感器，布置在搭接平台前端的位移传感器或激光测距传感器，以及布置在搭接平台两侧边缘中部的姿态传感器。

9、本发明还提供一种车客渡船的搭接平台协同运动控制方法，包括以下步骤：

10、s1、传感器网络实时采集搭接平台的振动信号和位姿信号。s2、控制器对采集的振动信号进行傅里叶变换，获得频谱分布信息。

11、s3、根据频谱分布信息和加速度信号幅值特征识别通行状态，包括车辆通行状态sveh、人通行状态sped和空载状态semp。 s4、根据通行状态选择对应的增益系数和输出限幅阈值。 s5、对振动信号进行频段分解，将低频段干扰匹配至第一驱动组件、将中高频段干扰匹配至第二驱动组件。 s6、根据预设的控制算法计算执行器输出控制量并输出控制指令。 s7、第一驱动组件执行位姿调整，第二驱动组件执行振动抑制，实现搭接平台的协同运动控制。

12、根据本发明的车客渡船的搭接平台协同运动控制方法，所述s4中，当识别结果为车辆通行状态sveh时，以第一驱动组件作为主导执行器，第二驱动组件不输出控制力或仅以预设的最小保持力输出。

13、当识别结果为行人通行状态sped时，以第二驱动组件作为主导执行器，第一驱动组件作为辅助执行器，使第一驱动组件的输出力受到更严格约束，避免在行人通行时产生过大调节量。

14、当识别结果为空载状态semp时，第一驱动组件和第二驱动组件均以较低增益保持待机状态，仅执行位置保持控制。

15、根据本发明的车客渡船的搭接平台协同运动控制方法，所述s6中执行器输出控制量的计算采用公式为：

16、uout=ga·(kd·d+kv·v+ka·a)·σ.

17、其中，uout为执行器输出控制量，d为搭接平台前端相对于目标位置的位移偏差，v为搭接平台振动的速度，a为搭接平台振动的加速度，kd、kv、ka为控制系数，ga为增益系数，σ为通行状态决策因子，且σ(sveh)>σ(sped)>σ(semp）。

18、根据本发明的车客渡船的搭接平台协同运动控制方法，所述控制器通过以下公式计算第二驱动组件的输出控制力：

19、uact=η2·gpz(pmid)+η3·gpz(phigh).

20、其中，η2+η3=1，gpz(pmid）和gpz(phigh）分别为第二驱动组件在中频段和高频段的输出增益函数。

21、本发明的目的在于提供一种具有稳定搭接平台的车客渡船，包括车客渡船本体和传感器网络等结构，实现了人车混行场景下的智能识别与决策。 通过设置传感器网络采集搭接平台振动信号并进行傅里叶变换分析，能够自动识别当前搭接平台上的通行对象，并基于识别结果动态切换协同运动控制策略，无需人工干预，显著提升了搭接平台对不同使用场景的自适应能力；建立了第一驱动组件与第二驱动组件的频段分工机制， 将不同频段的干扰精确匹配至对应的执行器，两个执行器在频域上形成互补；引入输出限幅与频段权重系数动态调整，实现了协同运动的自适应优化，使执行器在不同通行状态下具有不同的输出强度，同时，频段权重自适应子模块根据搭接平台实时动态响应的频谱特征动态调整权重系数，使控制系统能够持续优化各频段的补偿力分配，具有更强的抗干扰能力和环境适应性；通过第二驱动组件对中高频段的精确抑制，结合第一驱动组件在行人通行时以低增益辅助支撑，在保证搭接平台基本稳定的同时避免电缸大幅动作引起平台额外晃动，有效提升了行人通行的舒适性和安全性。

22、综上所述，本发明的有益效果是：能够自动识别当前搭接平台上的通行对象，并基于识别结果动态切换协同运动控制策略，无需人工干预，显著提升了搭接平台对不同使用场景的自适应能力。