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游乐设施中的束缚装置种类与设计加速度计算

前言

为了保护乘客在乘坐某些游乐设备时的安全,经常会在设备上安装一些保护安全的装备,这些安全装置要有足够的承受能力,以保证游客处于失重状态或被甩出时的安全。

大型游乐设施的安全装置是确保大型游乐设备安全必不可少的重要组成部分,自2010年以来,国内发生的多起大型游乐设施事故均与束缚装置有关,在游乐设施运行时,乘人有可能在乘坐物内被移动、碰撞或者会被甩出、滑出时,必须设有乘人束缚装置(也用作约束乘人的不当行为)。对危险性较大的游乐设施,必要时应考虑设两套独立的束缚装置。束缚装置可采用安全带、安全压杠、挡杆等。

图1 游乐设施中的束缚装置

2018年8月市场监管总局办公厅关于开展大型游乐设施乘客束缚装置安全隐患专项排查治理的通知,对游乐设施束缚装置整改提出了要求,同时新版GB8408-2018《大型游乐设施安全规范》,对游乐设施束缚装置的要求进行了细化,明确不同设计加速度区域,对应不同的束缚装置要求。

本文介绍束缚装置的类型,同时通过实例,计算游乐设备的设计加速度,判断束缚装置是否合理。其计算方法和结果可供游乐设施设施的设计加速度计算提供了参考,对于确保游乐设施的安全具有现实意义。

束缚装置的类型

2.1 安全带

1.安全带可单独用于轻微摇摆或升降速度较慢没有翻转没有被甩出危险的设施上,使用安全带一般应配辅助把手。对运动激烈的设施,安全带可作为辅助束缚装置。

2.安全带宜采用尼龙编织带等适于露天使用的高强度的带子,带宽应不小于30 mm,安全带破断拉力不小于6000 N。安全带与机体的连接必须可靠,可以承受可预见的乘客各种动作产生的力。若直接固定在玻璃钢件上,其固定处必须牢固可靠,否则应采取埋设金属构件等加强措施。

3.安全带作为第二套束缚装置时,可靠性按其独立起作用设计。




图2 游乐设施中的安全带

2.2 安全压杠

1.游乐设施运行时有可能导致乘人被甩出去的危险,则必须设置相应型式的安全压杠。

2.安全压杠本身必须具有足够的强度和锁紧力,保证游客不被甩出或掉下,并在设备停止运行前始终处于锁定状态。

3.锁定和释放机构可采用手动或自动控制方式。自动控制装置失效时,应能够用手动开启。

4.释放机构乘人应不能随意打开,而操作人员可方便和迅速地接近该位置,操作释放机构。

5.安全压杠行程应无级或有级调节,压杠在压紧状态时端部的游动量不大于35 mm。安全压杠压紧过程动作应缓慢,施加给乘人的最大力:对成人不大于150 N,对儿童不大于80 N。

6.乘坐物有翻滚动作的游乐设施,其乘人的肩式压杠应有两套可靠的锁紧装置。



图3 游乐设施中的安全压杠

2.3 安全档杆

安全档杆也可做扶手用。档杆的锁紧形式多种多样,既可采用方便的插销式,也可采用像门锁一样的弹簧撞击式,弹簧撞击式的撞头做成楔形,拉动拉杆到位后,撞头可插入孔内。


图4 游乐设施中的安全挡杆

乘客束缚装置的要求

市场监管总局:开展大型游乐设施乘客束缚装置安全隐患专项排查治理:

1.乘客束缚装置与设备启动联锁功能要求

2018年11月30日之后安装的大型游乐设施,设计加速度(区域表见图5所示)在区域4与区域5范围内的,应实现主要乘客束缚装置闭合并锁紧与设备启动自动联锁功能。2018年11月30日之前安装的大型游乐设施和在用大型游乐设施,设计加速度在区域4与区域5范围内的,应实现主要乘客束缚装置闭合并锁紧与设备启动自动联锁或人工联锁功能,优先选用自动联锁。

图5 设计加速度的五个区域

2.乘客束缚装置防止乘客自行打开功能要求

设计加速度在区域4与区域5范围内的新安装、在用的大型游乐设施和近年来由于乘客自行打开束缚装置发生过事故的同类设备以及存在同样风险的设备,见表1,都只允许操作人员手动或自动释放束缚装置。

表1 风险设备汇总表


飞行塔设计加速度计算

设备在运行过程中只要有加速度就会产生惯性力,加速度越大惯性力越大。乘人本身质量产生的惯性力,会直接作用在乘人身上。惯性力超过了一定限度,就会对人身造成伤害,所以有必要规定加速度的允许值。GB8408-2018《大型大型游乐设施安全规范》6.3.2.1节:为使乘人不受到伤害,游乐设施乘人的加速度应限制在一定范围内。

下面以一台飞行塔类设备为例,详细说明游乐设施加速度的计算过程。飞行塔的旋转线速度为6.47m/s,旋转角速度为10rpm,启动制动时间为10s,回转直径为8.6m。

飞行塔启动制动时间为10s, 则水平的加速度:



图6 飞行塔Z向加速度示意图



由图5可知:飞行塔对应设计加速度的区域为区域1。区域1的束缚装置要求为:1级束缚装置为不需束缚装置;如仅依据区域1的作用力,可以不设束缚装置;但是承载分析可以要求设置一个更高级别的束缚装置。图纸设计飞行塔的安全档杆装置,且乘客不能自行打开,满足区域1的要求。

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