文 /沈 杰 王嘉舜 李传磊
大型游乐设施是指用于经营目的,承载乘客游乐的设施,其范围规定为设计最大运行线速度大于或者等于2 m/s,或者运行高度距地面高于或者等于2 m的载人大型游乐设施。近年来,随着科技的发展,人们对大型游乐设施提出了更高的体验要求,大型游乐设施呈现出运行速度更快、运行高度更高、结构更复杂、造型更加新颖和科技含量更高等发展趋势[1]。
大型游乐设施被称为特种设备中的特种设备,安全是其发展的首要条件。大型游乐设施的安全涉及到设计、制造、安装、维保、使用、检验、监督和报废等多个环节,任何环节的疏忽都会提升安全事故风险。因此,完善、健全法律法规和标准是保证游乐设施安全的基础。
2018年5月,国家市场监督管理总局发布了GB 8408-2018《大型游乐设施安全规范》(以下简称“新标准”),以代替GB 8408-2008《游乐设施安全规范》(以下简称“旧标准”)。在大型游乐设施法规和标准之中,它是最基本、最重要和最核心的标准,且已历经两次修订。
为了适应大型游乐设施新技术的发展,进一步保障大型游乐设施的安全运行,新标准对大型游乐设施的设计、制造与安装、使用管理与维护保养等方面内容进行了细化和补充。
标准名称由原来的《游乐设施安全规范》修改为《大型游乐设施安全规范》,调整后的名称与《中华人民共和国特种设备安全法》和国务院颁布的《特种设备目录》等相关法律法规关于“大型游乐设施”的定义保持一致,更加合理严谨,更加贴合大型游乐设施安全管理的实际需要。
新标准目录按照范围、规范性引用文件、术语和定义、总则、材料和紧固件、设计、制造与安装、使用管理与维护保养等进行编排,比旧标准的排序更加合理有序,内容更加细致丰满,总体内容综合考虑了大型游乐设施最新技术的发展,在生产(含设计、制造、改造、修理)、使用和检验检测中的经验与总结。
大型游乐设施在新工艺、新方法、新材料和新技术方面超出相关标准规定的,新标准提出了解决办法,要求设计或制造单位制定企业标准后,向全国索道与游乐设施标准化技术委员会提出申请,并提交有关技术资料,经全国索道与游乐设施标准化技术委员会组织专家评审通过后方可执行。为了给游客更惊险、刺激和新颖的体验,大型游乐设施在设计制造时,经常会采用新工艺、新方法和新材料,甚至很多技术参数都超出了现有标准的范围。新标准增加的此项要求正是为了满足大型游乐设施快速发展的需要。
风险评价是大型游乐设施在设计和安全评估中的重要环节。新标准增加了对风险评价的要求,目的是识别其危险源,降低风险,保障游乐设施的安全运营,而旧标准没有此项要求。
大型游乐设施往往都是复杂的机电产品,仅从使用的材料来看,通常采用了多种材料。以过山车为例,导轨及其支撑钢结构往往采用钢材或木材,车轮采用聚氨酯或尼龙,车轴采用高强度合金钢,安全带采用尼龙,座椅采用玻璃钢。材料的化学、力学、热处理、耐磨和耐腐蚀等性能对设备的安全性至关重要,因此新标准制订并细化了对大型游乐设施常用材料的技术要求,具体如下:
① 常用有色金属的要求,新标准要求有色金属的材料、化学成分、力学性能和尺寸公差应符合国家标准的规定。有色金属的耐磨性能、耐腐蚀性能和润滑性能均应满足工况使用要求。
② 明确了铝及铝合金、铜及铜合金和钛合金的化学成分与力学性能应符合相关国家标准要求。
③ 修改了对非金属材料木材的选用要求。新标准的要求是:主要受力构件的木质材料应选用天然缺陷少、强度好、不易开裂和干燥的木材。旧标准的要求是:选用强度好、不易开裂的硬木,木材的含水率不大于18%。相比之下,新标准的描述更加清晰合理,且更好执行。
④ 增加了对紧固件的要求。新标准要求所有紧固件应符合GB/T 3098“紧固件机械性能”系列标准和其他相关国家标准的规定,主要增加了螺栓和铆钉的选用标准。新增的条款有助于提高大型游乐设施钢结构的安全性。
游乐设施的设计应遵循安全第一的原则,设计者需要将游乐设施各个环节中的风险排除在外,设计产品的任何指标都应绝对服从安全指标的要求,游乐设施的设计不允许存在任何涉及人身安全方面的不确定性。新标准在设计部分的主要变化如下:
① 基本设计规定。为了加强对大型游乐设施全生命周期的管理,新标准增加了游乐设施设计相关资料的保存要求,即相关资料至少保存至该游乐设施报废为止。
根据大型游乐设施运行实际情况,新标准延长了设计使用寿命要求,整机设计使用寿命由原来的不小于23 000 h变更为不小于35 000 h,含上下客时间。该指标是按一年365 d,每天工作8 h,以12 Y计估算得出,即365×8×12=35 040 h。
由于使用过程中的维护保养对设备的安全运行具有重要影响,新标准强化了对使用与维护保养说明书的内容要求,规定了必须采用简体中文,多语言的应以简体中文为准,并详细列举了15种必需的内容。
新标准为大型游乐设施的设计计算提供了更加细致的指导,主要有:增加了对温度载荷、裹冰载荷和其他载荷的要求;修改了对冲击载荷系数的描述,提出了冲击系数K不小于1.2;增加了正常运行、非正常运行和极限状态运行等条件下工况分析的规定。
新标准修改了载荷组合内容,要求根据不同的设备和工况分析,将游乐设施结构中所承受的永久载荷与其他载荷组合成一个计算载荷,分别进行分析计算,载荷组合示例列入附录D。旧标准的规定则是根据不同的工况条件,将游乐设施结构中所承受的永久载荷与变载荷等组合成一个计算载荷。
②“设计计算”要求。新标准增加了对Q345钢、20号钢、45号钢、40Cr和Q390钢等材料的静强度计算,可参照附录E规定的极限状态设计法执行。
在许用安全系数表格中,新标准增加了重要的轴和销轴的定义、具体部件的描述和一般构件的定义;修改了疲劳强度计算内容,要求钢结构构件和连接的疲劳计算应符合国家标准GB 50017-2017《钢结构设计标准(附条文说明)》中关于疲劳强度计算的规定,明确I级和II级焊缝应进行疲劳强度校核,对应力循环中不出现拉应力的部分可不计算疲劳强度;对不能设计为可拆卸结构的部件,其设计使用期限不能低于整机设计使用期限,而旧标准只列举了无限寿命计算和有限寿命计算。
新标准具体列举了细长构件、板件和壳体的稳定性计算的要求;修改了冲击加速度和稳定加速度的持续时间,由0.1 s延长至0.2 s,更加合理且更易进行量化。
③“焊接设计”要求。新标准修改并增加了焊接设计的要求,对焊接接头形式、焊缝分级、焊接节点构造要求、焊缝强度计算和焊缝检测提出设计要求,而旧标准只进行了简单的描述,没有进行细化。
④“电气及控制系统”要求。新标准增加了电动机的选择、调速和电磁兼容性的要求;对于危险性较大的超大型游乐设施,提出宜采取运行数据监测的措施;增加了对控制电路电源的要求:当电源中断,可能致运行数据丢失,整个系统难以快速恢复时,应设置UPS电源装置。
新标准对电气防护提出新的要求:只有当设备符合运行条件后才允许起动;游乐设施的操作按钮应符合相关规定;启动按钮应设置在乘客不易触及的区域,特殊情况应加防护隔离罩。另外,对电气检验进行了更加细化的描述。
⑤“乘载系统”要求。新标准增加了对安全带卡扣组件的要求,安全带卡扣组件应锁紧可靠,在无外力作用的情况下乘客不应自行打开,必要时应设置防止乘客自行打开的保险装置;进一步规定了安全带应有明确的更换周期或更换条件;增加了束缚装置的选型要求,根据加速度区域需设置 5级束缚装置,详细规定了每级束缚装置的技术要求;要求游乐设施设计时应对乘客的安全距离进行考虑,防止运动时乘客与其他物体接触,并列举了5种应考虑的因素。
⑥“安全防护装置和措施 ”要求。新标准修改并增加了制动装置要求,根据运动形式、速度及其结构的不同,设置不同制动方式和制动器结构;增加了对非封闭轨道的行程极限位置,提出必要时应设缓冲装置的要求;增加了止逆装置的安全系数不小于4的要求。
新标准修改并增加了超速限制装置的设置、风速计和防护罩的安装等要求,比旧标准更加细化。同时,还增加了以下要求:操作室内不能观察到全部上下客情况且乘客安全束缚装置没有和启动联锁的,应在相应的位置增加安全确认按钮,且启动联锁;沿斜坡提升段或架空轨道高空处应设置安全通道,安全通道牢固可靠,方便疏导乘客或检修;对有可能导致人体或物体坠落而造成伤害的地方,应设置安全网,且联接与性能应可靠;检查维修用的爬梯、通道和平台设置。
新标准明确了安全标志的设置要求:在游乐设施明显位置设置醒目的安全标志。安全标志分为禁止标志(红色)、警告标志(黄色)、指令标志(蓝色)和提示标志(绿色)4种类型。
新标准对游乐设施重要零部件、钢丝绳或链条、锁紧装置、防倾翻装置、紧急停车装置和疏导乘客的措施等方面提出进一步的要求,删除了对水上游乐设施安全的相关要求。
制造与安装同样必须遵循安全第一的原则,首先要严格审查游乐设施的技术资料,对其合理性、完整性和正确性等方面进行有效把关。其次要做好安装过程的监督工作,对安装质量进行严格把关,主要修改如下:
新标准对焊接材料、焊接工艺评定和焊接工艺等要求作了修改和增加;铸件、锻件的相关要求作了修改,增加了热处理的要求和建立热处理质量技术档案的要求;修改和增加了销轴和紧固件的装配、包装和运输、厂内测试、涂装、检验、无损检测等的要求。
新标准修改了轨距允许误差要求:侧轮在轨道内时允许误差为-3 mm~5 mm,侧轮在轨道外侧时允许误差为-5 mm~3 mm。旧标准没有明确侧轮位置,只描述了轨距允许误差为-3 mm~5 mm。
制定合理的管理规则和流程对设备的安全运行至关重要,应在管理规则指导下设计合理的维护保养方案,设备的维护保养首先是对设备外观的保养,更重要的是对设备的具体安全部件和易损件进行保养,确保设备的安全性能和运行状态,保证设备的可靠运行,新标准主要变化如下:
新增加了对乘客的要求, 即乘客有义务听从工作(服务)人员的指挥,不做损坏设施、危及自身和他人安全的行为;修改并增加了依法注册使用登记、培训考核、操作、检查、监控和测量设备管理、档案管理、延寿与报废等要求;修改了应急救援演练要求,游乐设施运营使用单位每年至少组织一次应急救援演练,建立应急救援指挥机构,配备救援人员和装备和急救物品。新标准对救援人员和设备也作了进一步要求。
新标准进一步细化了维护保养制度的日常工作要求;增加并细化了对设备修理、改造的要求,对设备修理和改造前、修理和改造过程中、修理和改造结束后各个部门应该做什么进行了规定。
新标准删除了旧标准中附录A、附录B、附录C和附录D;增加了4个资料性附录A、附录D、附件E、附件F和2个规范性附录B、附录C。
比对了新旧标准的主要修改和新增内容,可以发现,新标准提出了更具体、更全面和更细致的安全技术要求。
对生产方面的要求,应该从设计、制造与安装等主要环节上确保游乐设施的产品质量达到相关标准的要求,要树立“好的设计图纸+好的工艺流程+好的制造人员=好的产品”理念。
对使用管理方面的要求,大型游乐设施的运营使用单位必须严格按照相关法律和法规要求,加强现场安全管理,履行安全管理主体责任,加强日常检查(包括点检和巡检),突出自检、互检和专检的效果,建立健全安全技术档案和维保工作,对存在安全隐患的设备应及时维修或停用,切忌设备“带病运行”。
对监督检验方面的要求,专业技术结构不仅要按照ZBFGH 39-2002《游乐设施监督检验规程(试行版)》的要求进行验收检验和定期检验,还要在新的形势下不断完善和修改检验项目、相关标准和检验细则等。新标准的实施能够更加有效地指导特种设备监督检验工作,提高监督检验的工作质量。
新标准于2018年12月开始实施,今后将促使我国在大型游乐设施的设计、制造,安装,维保和检验等方面与时俱进,推动我国游乐设施行业的蓬勃发展,使我国游乐设施产品在国际上的综合竞争力更上一个台阶,同时也促进了我国游乐设施市场安全有序发展,进一步加快同国际上大型游乐设施安全标准的同步提升,增强我国在大型游乐设施标准制定方面的国际话语权。