浅析海盗船失电时防止座舱空摆次数过多的措施

张宇光 蒋明锋 吕俊

摘要：海盗船是观览车类游乐设施的典型设备，也是主题乐园和公园游乐场中的常见游乐设施。在失电时设备若无使船体停止摆动的措施，乘客就会滞留在设备上，给设备安全运行带来一定的风险。本文分析归纳了一些常见的海盗船失电时使船体停止摆动的措施，希望能为游乐设施生产单位优化设计，进一步提高设备安全可靠性提供帮助。

关键词：海盗船;停止摆动;措施

1.引言

海盗船是观览车类游乐设施的典型设备，也是主题乐园和公园游乐场中的常见游乐设施。海盗船是一项比较刺激的游乐项目，乘客们乘坐在船舱内，随船体由缓至急地往复摆动，犹如亲临惊涛骇浪的大海，感受着时而冲上浪峰、时而跌入海底的惊险刺激，挑战着人们生理承受能力的极限。而在失电时设备若无使船体停止摆动的措施，乘客就会滞留在座舱上，随着船体往复摆动。如果此时乘客出现身体不适等意外情况，会由于乘客滞留在座舱上难以及时得到救助，给设备安全运行带来一定的风险。这种风险应引起游乐设施生产单位足够重视，并在設备上设有失电时防止座舱空摆次数过多的措施。

2.海盗船结构简介

海盗船的结构（见图1）[1]比较简单，通常由支撑架、吊挂装置、船体、动力装置（包括传动装置、摩擦轮、油缸/气缸等）、电气系统及相关辅助设施等部分组成。支撑架是由四根立柱和顶部的横梁焊接而成的人字形钢结构，其下端与地面基础连接。船体通过吊挂装置与顶部横梁下方的吊挂轴连接。船体的底部安装有动力装置，设备开始运行时，电机通过传动装置驱动摩擦轮转动，同时通过电气系统和液压气动系统控制油缸/气缸顶升，带动摩擦轮上升并与船体底部的龙骨轨道接触，通过摩擦作用驱动船体底部的龙骨轨道来实现其摆动。海盗船的运动方式为往复摆动，摆动角度一般为40～60°之间。

1.吊挂装置  2.支柱  3.船体  4.传动装置  5.摩擦轮  6.油缸/气缸   7.站台   8.吊挂轴   9.龙骨轨道

图1  海盗船结构简图

3.海盗船的制动方式简介和标准中的相关要求

3.1海盗船的制动方式简介

海盗船制动方式主要分为两种。一种方式是采用摩擦轮制动。采用摩擦轮制动时，摩擦轮中心轴的另一端一般安装一个由电磁铁控制的抱闸系统。要使船体停止摆动时，首先摩擦轮另一端的闸瓦抱死，使摩擦轮无法转动，同时通过电气系统和液压气动系统控制油缸/气缸顶升，使摩擦轮上升并与船体底部的龙骨轨道接触，产生反向摩擦力使设备减速，经多次减速后使设备停止运行（见图2）。海盗船在驱动和制动时可以共用一个摩擦轮，有时为了减少制动时对摩擦轮的损耗也可分别设置驱动用摩擦轮和制动用摩擦轮。另一种方式是采用刹车片制动，采用刹车片制动时，可通过电气系统和液压气动系统控制油缸/气缸顶升，使刹车片上升，或通过手动装置使刹车片上升，刹车片与船体底部的龙骨轨道接触，产生反向摩擦力使设备减速，经多次减速后使设备停止运行（见图3）。

图2  摩擦轮制动装置

图3  刹车片制动装置

3.2标准中关于海盗船制动的相关要求

在GB/T 18164-2020《观览车类游乐设施通用技术条件》中，将观览车类游乐设施分为8种型式，C 型（摆锤型）就是其中的一种型式。C 型观览车类游乐设施根据该标准第3.3条定义：“由倾斜柱组成的支承架上装有支承轴，摆动吊臂绕支撑轴来回摆动或旋转，吊臂下端装有座舱，座舱绕摆动吊臂旋转，或与吊臂固定的观览车类游乐设施。[2]” 在GB/T 18164-2020《观览车类游乐设施通用技术条件》的表1中，将海盗船列为C型观览车类游乐设施的典型设备。根据GB/T 18164-2020《观览车类游乐设施通用技术条件》中第5.2.27条规定：“C型、D型、E型观览车停止运行或失电时应设有防止座舱空摆次数过多的措施，空摆时间不应超过5min。[2]”

4.失电状态下使船体停止摆动的措施

不论是采用摩擦轮制动还是刹车片制动的方式，都需要使摩擦轮或刹车片顶住船体底部的龙骨轨道，产生反向摩擦力使设备减速，经多次减速后使设备停止运行。在设备正常运行的情况下，可通过电气系统和液压气动系统控制油缸/气缸顶升，使摩擦轮或刹车片上升并与船体底部的龙骨轨道接触，产生反向摩擦力从而实现对船体的制动。而在失电时无法通过电气系统和液压气动系统控制气缸/油缸动作使摩擦轮或刹车片上升并与船体底部的龙骨轨道接触，无法产生产生反向摩擦力也就无法实现对船体的制动。因此，游乐设施生产单位应考虑到这种突发情况，优化设计，使设备在失电时设有防止座舱空摆次数过多的措施。

4.1采用具有手动控制功能的电磁阀

若设备通过电气系统和气动系统控制气缸顶升使摩擦轮或刹车片上升，可采用在气动系统中装设具有手动控制功能的电磁阀的措施使设备在失电时也能使气缸顶升，进而实现在失电时对船体的制动，具体方式大致如下：将气缸通过具有手动控制功能的电磁阀与储气罐相连。在失电时，通过电磁阀的手动控制功能控制气路的通断，使气缸与储气罐相连得气从而驱动气缸顶升，使摩擦轮或刹车片上升并与船体底部的龙骨轨道接触，产生反向摩擦力使设备减速，经多次减速后使设备停止运行。

4.2采用失电制动的措施

可采用失电制动的措施实现在失电时对船体的制动，具体方式大致如下：在安装设备时调整船体与制动用摩擦轮的间距，使设备在失电时制动用摩擦轮就与船体底部的龙骨轨道接触（见图4），而制动用摩擦轮中心轴的另一端一般安装一个由电磁铁控制的抱闸系统。该抱闸系统的电磁铁控制设置为在失电状态下闸瓦自动抱死。这样，在失电时设备就已处于制动锁死的状态。在设备得电开始运行时，通过电气系统和液压气动系统控制油缸/气缸动作，使驱动用摩擦轮上升与船体底部的龙骨轨道接触并使制动用摩擦轮下降与船体底部的龙骨轨道分离，此时电机通过传动装置使驱动用摩擦轮转动，驱动用摩擦轮通过摩擦作用驱动船体底部的龙骨轨道来实现其摆动;要使船体停止时，通过电气系统和液压气动系统控制油缸/气缸动作，使制动用摩擦轮上升并与船体底部的龙骨轨道接触，产生反向摩擦力使设备减速，经多次减速后使设备停止运行。若在设备运行过程中突然失电，设备自动回复到制动锁死的状态，液压气动系统使气缸/油缸动作带动制动用摩擦轮上升并与船体底部的龙骨轨道接触，同时制动用摩擦轮另一端安装的抱闸系统闸瓦自动抱死，产生反向摩擦力使设备减速，经多次减速后使设备停止运行。

图4  失电时摩擦轮与船体底部龙骨轨道接触

4.3设置备用电源

可采用设置备用电源的措施，在失电时通过备用电源使设备恢复得电，通过电气系统和液压气动系统控制油缸/气缸顶升，使摩擦轮上升并与船体底部的龙骨轨道接触，产生反向摩擦力使设备减速，经多次减速后使设备停止运行，实现在失电时对船体的制动。

4.4采用手动制动装置

可采用手动制动装置实现在失电时对船体的制动（见图5）。手动制动装置一般用于刹车片制动，比如可以在操作室内的控制箱旁设置脚踏板或拉手，脚踏板或拉手的另一端与钢丝绳连接。在失电时要使船体停止，操作人员踩下脚踏板或拉动拉手，拉动钢丝绳，钢丝绳通过定滑轮的传导最终拉动刹车片上升，使刹车片与船体底部的龙骨轨道接触，产生反向摩擦力使设备减速，经多次减速后使设备停止运行，实现在失电时对船体的制动。手动制动装置一般作为设备失电后的应急制动装置，在设备正常运行过程中不使用。

图5  手动制动装置

5.结语

在失电状态下，海盗船若无使设备停止摆动的措施，乘客会滞留在设备上，给设备安全运营带来一定的风险。游乐设施生产单位应充分重视对这一风险，根据自己设备的实际情况优化设计，在失电时设有合理可靠的防止座舱空摆次数过多的措施，进一步提高设备的安全可靠性。希望本文分析归纳的一些常见的海盗船在失电时防止座舱空摆次数过多的措施能为游乐设施生产单位优化设计提供参考。

参考文献

[1]石少华，吴旭正，金平.特色设备事故应急与调查处理机电类分册[M].北京：中国质检出版社，2012.

[2]GB/T 18164-2020，观览车类游乐设施通用技术条件[S].北京：国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会，2020.

作者简介：张宇光（1984年）男，江苏省常州市（祖籍）人，高级工程师。研究领域：大型游乐设施检验检测及标准化。