淺析海盜船失電時防止座艙空擺次數過多的措施

張宇光 蔣明鋒 呂俊

摘要：海盜船是觀覽車類游樂設施的典型設備，也是主題樂園和公園游樂場中的常見游樂設施。在失電時設備若無使船體停止擺動的措施，乘客就會滯留在設備上，給設備安全運行帶來一定的風險。本文分析歸納了一些常見的海盜船失電時使船體停止擺動的措施，希望能為游樂設施生產單位優化設計，進一步提高設備安全可靠性提供幫助。

關鍵詞：海盜船;停止擺動;措施

1.引言

海盜船是觀覽車類游樂設施的典型設備，也是主題樂園和公園游樂場中的常見游樂設施。海盜船是一項比較刺激的游樂項目，乘客們乘坐在船艙內，隨船體由緩至急地往復擺動，猶如親臨驚濤駭浪的大海，感受著時而沖上浪峰、時而跌入海底的驚險刺激，挑戰著人們生理承受能力的極限。而在失電時設備若無使船體停止擺動的措施，乘客就會滯留在座艙上，隨著船體往復擺動。如果此時乘客出現身體不適等意外情況，會由于乘客滯留在座艙上難以及時得到救助，給設備安全運行帶來一定的風險。這種風險應引起游樂設施生產單位足夠重視，并在設備上設有失電時防止座艙空擺次數過多的措施。

2.海盜船結構簡介

海盜船的結構（見圖1）[1]比較簡單，通常由支撐架、吊掛裝置、船體、動力裝置（包括傳動裝置、摩擦輪、油缸/氣缸等）、電氣系統及相關輔助設施等部分組成。支撐架是由四根立柱和頂部的橫梁焊接而成的人字形鋼結構，其下端與地面基礎連接。船體通過吊掛裝置與頂部橫梁下方的吊掛軸連接。船體的底部安裝有動力裝置，設備開始運行時，電機通過傳動裝置驅動摩擦輪轉動，同時通過電氣系統和液壓氣動系統控制油缸/氣缸頂升，帶動摩擦輪上升并與船體底部的龍骨軌道接觸，通過摩擦作用驅動船體底部的龍骨軌道來實現其擺動。海盜船的運動方式為往復擺動，擺動角度一般為40～60°之間。

1.吊掛裝置 ?2.支柱 ?3.船體 ?4.傳動裝置 ?5.摩擦輪 ?6.油缸/氣缸 ? 7.站臺 ? 8.吊掛軸 ? 9.龍骨軌道

圖1 ?海盜船結構簡圖

3.海盜船的制動方式簡介和標準中的相關要求

3.1海盜船的制動方式簡介

海盜船制動方式主要分為兩種。一種方式是采用摩擦輪制動。采用摩擦輪制動時，摩擦輪中心軸的另一端一般安裝一個由電磁鐵控制的抱閘系統。要使船體停止擺動時，首先摩擦輪另一端的閘瓦抱死，使摩擦輪無法轉動，同時通過電氣系統和液壓氣動系統控制油缸/氣缸頂升，使摩擦輪上升并與船體底部的龍骨軌道接觸，產生反向摩擦力使設備減速，經多次減速后使設備停止運行（見圖2）。海盜船在驅動和制動時可以共用一個摩擦輪，有時為了減少制動時對摩擦輪的損耗也可分別設置驅動用摩擦輪和制動用摩擦輪。另一種方式是采用剎車片制動，采用剎車片制動時，可通過電氣系統和液壓氣動系統控制油缸/氣缸頂升，使剎車片上升，或通過手動裝置使剎車片上升，剎車片與船體底部的龍骨軌道接觸，產生反向摩擦力使設備減速，經多次減速后使設備停止運行（見圖3）。

圖2 ?摩擦輪制動裝置

圖3 ?剎車片制動裝置

3.2標準中關于海盜船制動的相關要求

在GB/T 18164-2020《觀覽車類游樂設施通用技術條件》中，將觀覽車類游樂設施分為8種型式，C 型（擺錘型）就是其中的一種型式。C 型觀覽車類游樂設施根據該標準第3.3條定義：“由傾斜柱組成的支承架上裝有支承軸，擺動吊臂繞支撐軸來回擺動或旋轉，吊臂下端裝有座艙，座艙繞擺動吊臂旋轉，或與吊臂固定的觀覽車類游樂設施。[2]” 在GB/T 18164-2020《觀覽車類游樂設施通用技術條件》的表1中，將海盜船列為C型觀覽車類游樂設施的典型設備。根據GB/T 18164-2020《觀覽車類游樂設施通用技術條件》中第5.2.27條規定：“C型、D型、E型觀覽車停止運行或失電時應設有防止座艙空擺次數過多的措施，空擺時間不應超過5min。[2]”

4.失電狀態下使船體停止擺動的措施

不論是采用摩擦輪制動還是剎車片制動的方式，都需要使摩擦輪或剎車片頂住船體底部的龍骨軌道，產生反向摩擦力使設備減速，經多次減速后使設備停止運行。在設備正常運行的情況下，可通過電氣系統和液壓氣動系統控制油缸/氣缸頂升，使摩擦輪或剎車片上升并與船體底部的龍骨軌道接觸，產生反向摩擦力從而實現對船體的制動。而在失電時無法通過電氣系統和液壓氣動系統控制氣缸/油缸動作使摩擦輪或剎車片上升并與船體底部的龍骨軌道接觸，無法產生產生反向摩擦力也就無法實現對船體的制動。因此，游樂設施生產單位應考慮到這種突發情況，優化設計，使設備在失電時設有防止座艙空擺次數過多的措施。

4.1采用具有手動控制功能的電磁閥

若設備通過電氣系統和氣動系統控制氣缸頂升使摩擦輪或剎車片上升，可采用在氣動系統中裝設具有手動控制功能的電磁閥的措施使設備在失電時也能使氣缸頂升，進而實現在失電時對船體的制動，具體方式大致如下：將氣缸通過具有手動控制功能的電磁閥與儲氣罐相連。在失電時，通過電磁閥的手動控制功能控制氣路的通斷，使氣缸與儲氣罐相連得氣從而驅動氣缸頂升，使摩擦輪或剎車片上升并與船體底部的龍骨軌道接觸，產生反向摩擦力使設備減速，經多次減速后使設備停止運行。

4.2采用失電制動的措施

可采用失電制動的措施實現在失電時對船體的制動，具體方式大致如下：在安裝設備時調整船體與制動用摩擦輪的間距，使設備在失電時制動用摩擦輪就與船體底部的龍骨軌道接觸（見圖4），而制動用摩擦輪中心軸的另一端一般安裝一個由電磁鐵控制的抱閘系統。該抱閘系統的電磁鐵控制設置為在失電狀態下閘瓦自動抱死。這樣，在失電時設備就已處于制動鎖死的狀態。在設備得電開始運行時，通過電氣系統和液壓氣動系統控制油缸/氣缸動作，使驅動用摩擦輪上升與船體底部的龍骨軌道接觸并使制動用摩擦輪下降與船體底部的龍骨軌道分離，此時電機通過傳動裝置使驅動用摩擦輪轉動，驅動用摩擦輪通過摩擦作用驅動船體底部的龍骨軌道來實現其擺動;要使船體停止時，通過電氣系統和液壓氣動系統控制油缸/氣缸動作，使制動用摩擦輪上升并與船體底部的龍骨軌道接觸，產生反向摩擦力使設備減速，經多次減速后使設備停止運行。若在設備運行過程中突然失電，設備自動回復到制動鎖死的狀態，液壓氣動系統使氣缸/油缸動作帶動制動用摩擦輪上升并與船體底部的龍骨軌道接觸，同時制動用摩擦輪另一端安裝的抱閘系統閘瓦自動抱死，產生反向摩擦力使設備減速，經多次減速后使設備停止運行。

圖4 ?失電時摩擦輪與船體底部龍骨軌道接觸

4.3設置備用電源

可采用設置備用電源的措施，在失電時通過備用電源使設備恢復得電，通過電氣系統和液壓氣動系統控制油缸/氣缸頂升，使摩擦輪上升并與船體底部的龍骨軌道接觸，產生反向摩擦力使設備減速，經多次減速后使設備停止運行，實現在失電時對船體的制動。

4.4采用手動制動裝置

可采用手動制動裝置實現在失電時對船體的制動（見圖5）。手動制動裝置一般用于剎車片制動，比如可以在操作室內的控制箱旁設置腳踏板或拉手，腳踏板或拉手的另一端與鋼絲繩連接。在失電時要使船體停止，操作人員踩下腳踏板或拉動拉手，拉動鋼絲繩，鋼絲繩通過定滑輪的傳導最終拉動剎車片上升，使剎車片與船體底部的龍骨軌道接觸，產生反向摩擦力使設備減速，經多次減速后使設備停止運行，實現在失電時對船體的制動。手動制動裝置一般作為設備失電后的應急制動裝置，在設備正常運行過程中不使用。

圖5 ?手動制動裝置

5.結語

在失電狀態下，海盜船若無使設備停止擺動的措施，乘客會滯留在設備上，給設備安全運營帶來一定的風險。游樂設施生產單位應充分重視對這一風險，根據自己設備的實際情況優化設計，在失電時設有合理可靠的防止座艙空擺次數過多的措施，進一步提高設備的安全可靠性。希望本文分析歸納的一些常見的海盜船在失電時防止座艙空擺次數過多的措施能為游樂設施生產單位優化設計提供參考。

參考文獻

[1]石少華，吳旭正，金平.特色設備事故應急與調查處理機電類分冊[M].北京：中國質檢出版社，2012.

[2]GB/T 18164-2020，觀覽車類游樂設施通用技術條件[S].北京：國家市場監督管理總局，國家標準化管理委員會，2020.

作者簡介：張宇光（1984年）男，江蘇省常州市（祖籍）人，高級工程師。研究領域：大型游樂設施檢驗檢測及標準化。