张 勇 刘 然 沈功田
(中国特种设备检测研究院 北京 100029)
大型游乐设施是具有参与人数多、分布区域敏感、地标效应明显等特点,其涉及公共安全的设备设施,一旦发生事故,社会影响极其恶劣[1-3],因此在我国被纳入特种设备管理,被称为“特种设备中的特种设备”。
截至2017年底,全国共有在用大型游乐设施2.42万台套,大中型游乐园400多家;游乐设施产品朝着大型化、高参数、新奇特、高刺激等技术方向发展,游乐设施的技术含量也越来越高,危险性相应增加。这对我国游乐设施的产品质量、运营水平和安全保障提出了更高的要求。
目前我国现有大型游乐设施标准共34项,其中安全标准GB 8408是游乐设施标准的重中之重。GB 8408在大型游乐设施标准体系中占据核心地位,其他标准是GB 8408的扩展和延伸。GB 8408—2008《游乐设施安全规范》已发布10年,其部分内容已不能与不断发展的技术水平相适应,为更好地规范游乐设施产品,确保设备安全,经过4年多的努力,GB 8408—2018《大型游乐设施安全规范》已于2018年12月1日正式实施。
新标准的修订工作主要基于以下几个原则展开:
●2.1.1 继承和发展
本次修订是在2008版的基础上进行的,是对2008版标准持续改进和优化。保留2008版的绝大部分内容,对部分内容增加和细化了技术要求。
●2.1.2 事故与问题导向
以近年来游乐设施实际发生的事故、故障以及工作中出现的问题为导向,对该部分内容做了针对性的规定和要求。
●2.1.3 安全第一
修订的内容必须将安全放在首位。任何有可能降低安全性能的要求必须提供相应的理论和数据支持,有相应的理论和实践支撑。
●2.1.4 科研成果的成熟应用
将十五、十一五、十二五期间的科研成果中的成熟部分应用到游乐设施的具体实践中,利用先进技术指导行业发展[4-10]。
标准编写工作由全国索道与游乐设施标准化技术委员会组织,邀请了行业科研、设计、制造、安装、运营、检验等多家单位共同参与。标准修订起草工作按照不同专业分为多个小组协同展开,成立了材料组、设计组、制造组、焊接组、电气组、安全防护组、检验组、使用管理组等不同的编写小组。各组对各自负责的内容进行了广泛的调研和论证。仅征求意见阶段就收集了358条修改意见或建议,编写小组进行了认真的汇总分析处理后,采纳164条,并对未采纳的逐条说明原因。
标准的修订自2014年起启动,历经起草组工作稿、征求意见稿、报批稿等阶段,经过索游标委会审查、原质检总局特种设备安全局安委会审查等。2017年12月,国家标准委向世界贸易组织进行强标通告;2018年5月14日正式颁布,2018年12月1日开始实施。
对新版标准的整体框架进行了重新组织,实现了对全生命周期的覆盖。2008版标准中将传动系统、电气部分、安全要求及安全设施与设计、制造、安装等均作为一级目录,编排略显混乱;本次修订将主要内容按照总则、材料和紧固件、设计、制造与安装、使用管理与维护保养重新(含延寿和报废)编排,体现了对游乐设施全生命周期的覆盖,也便于使用和查找。
另外,总则部分突出了风险评价的地位。针对游乐设施型式多样、变化组合较多的特点,将风险评价作为保障游乐设施安全的基本准则,凸显其对游乐设施的指导作用。在设计章节,将焊接设计、结构设计、传动系统、电气及控制系统、乘载系统、安全防护装置和措施纳入其中并作为独立小节;在制造章节,增加了厂内测试、现场调试、试运行、无损检测的内容,章节更加合理,更加符合制造安装过程顺序;在使用和维保章节,涵盖了培训考核、检查检验、设备管理、档案管理、验收与报废、维护保养、修理和改造等内容。首次在标准提出了乘客要求,乘客有义务听从工作、服务人员的指挥,不做损坏设施、危及自身及他人安全的行为。
乘载系统包括乘人装置和乘客束缚装置(安全带、安全压杠、档杆等),乘载系统是直接关系乘客安全的重要部分。针对近年来乘载系统相关事故较多的问题,新标准单独建立乘载系统章节,对乘人装置、乘客束缚装置、乘客束缚装置的选型、安全距离等增加和细化了技术要求。例如:要求安全带卡扣组件应由金属材料制成。安全带卡扣组件本身、安全带卡扣组件与安全带的破断拉力应不小于6000N。安全带卡扣组件应锁紧可靠,在无外力作用的情况下不应自行打开,必要时应设置防止乘客自行打开的保险装置。安全带应明确更换周期或更换条件等。
为解决在实际设备中乘客束缚装置设计不合理问题,新标准中提出基于加速度的乘客束缚装置选型要求。按照人体加速度分为多个区域,不同区域设置相应的乘客束缚装置要求,对束缚装置的乘员数量和锁紧位置、锁紧机构的锁紧方式和释放方式、是否需要与启动联锁、是否需要二次锁紧保护等提出了明确要求。
焊接是游乐设施重要的制造工序,对结构安全的影响至关重要。针对实际工作中,游乐设施的焊接质量不稳定,存在较多安全隐患,重要焊缝争议较多等问题,新标准中对焊接设计、焊接过程控制及检测要求提出了更明确的要求。
在新增加的“焊接设计”一节中,明确了焊接接头设计原则、焊接接头型式、焊缝的分级、焊接节点构造要求、焊缝强度计算、焊缝检测要求等内容。通过风险评价考虑焊缝失效的可能性、失效后果的严重性、焊缝的可检验性等因素对焊缝进行分级,不同的分级对应不同的检测要求,见表1。
表1 大型游乐设施焊缝分级和检测要求
目前大型游乐设施向更高更快更加复杂的方面发展,对其设计计算能力的要求越来越高,而且行业整体设计制造能力的不断提升,也要求标准做出相应的调整。为此,新标准中做出如下调整:
1)明确要求对游乐设施进行工况分析。大型游乐设施是典型的动设备,运行形式变化多样,工况较为复杂,包括正常运行工况、非正常运行工况、极限状态工况、上下客工况、应急救援工况等等。设计计算必须首先进行工况分析,对所有可能发生的情况进行分析,才能进行下一步的计算校核等工作。
2)冲击系数适当降低、轨道类设备增加振动系数要求。随着过山车轨道、传动系统等制造工艺的不断提升,目前游乐设施的冲击振动已有较大改善,冲击系数可以适当降低。单轨多车运行情况逐渐普遍,轨道振动的影响逐步显现,为此增加了轨道类设备的振动系数要求。
3)基于破断强度的许用应力法在大型设备中存在局限性,借鉴了钢结构和起重机行业中极限状态设计法,作为计算方法的补充。
GB 8408是大型游乐设施标准体系的核心标准,经过此次修订,标准的多方面内容获得了及时修正和更新。修订后的GB 8408—2018整体框架上实现了对游乐设施全生命周期的覆盖,对乘载系统、焊接、设计计算等内容进行了补充和提升。同时,标准是“制定—实施—修订”不断发展、循环上升的过程,希望在今后的实施过程中,得到更多建设性的意见和建议,修订和完善该标准,从而更好地保障游乐安全。