《玻璃水滑道安全技术要求》国家标准简介及重点解析

2023-02-18王尊祥梁朝虎沈功田

中国特种设备安全 2023年1期

刘然王尊祥叶超梁朝虎沈功田

（中国特种设备检测研究院北京 100029）

1 玻璃水滑道国家标准制定背景

玻璃水滑道是一种中国原创的景区玻璃类游乐设施，因其游玩趣味性强、体验感好，一经问世便深受广大游客欢迎，成为争相打卡的“网红项目”。据不完全统计，从2017年首条玻璃水滑道投入运营至今，全国保有量已近3 000条，每年参与游玩约2亿人次，并以每年10%左右的速度持续增长，已成为我国新时代旅游业的重要增长点。但由于行业短期发展过于迅猛、规范标准一直缺失等现状，导致设计施工不规范、工程质量参差不齐、运营管理随意混乱、伤亡事故时有发生，各方强烈呼吁制定玻璃水滑道国家标准来规范行业发展。

为此，为全面推进景区玻璃类设施的高质量发展，保障广大人民群众的生命财产安全，填补行业长期以来标准缺失空白，笔者单位牵头，联合20多家“产、学、研、用”标准起草单位，历时3年，研究建立了我国景区玻璃类设施的标准体系，包括国家标准GB/T 41121—2021《玻璃水滑道安全技术要求》，中国机械工程学会T/CMES 37003—2022《景区玻璃类观景设施安全规范》、T/CMES 37002—2022《景区玻璃类游乐和观景设施建造单位能力条件要求》，CSTM团体标准《景区玻璃类游乐和观景设施玻璃承载性能测试方法》，共计4项标准。其中，T/CMES 37002—2022［1］已于 2022年4月颁布实施，GB/T 41121—2021［2］于 2022年7月1日正式实施。

2 玻璃水滑道国家标准制定原则和过程

2.1 指导原则

1）安全与发展结合。首先，安全生产是底线，是红线，更是生命线。玻璃水滑道国家标准的制定将安全放在了首位。其次，标准的制定也主分考虑了玻璃水滑道的行业发展现状，既能满足本质安全的技术需求，又能引领行业的技术进步和高质量发展。

2）事故与问题导向。玻璃水滑道与乘客、周边环境深度交互，涉及人身安全，极易发生磕碰、擦伤、碰撞和甩出等事故和伤害。标准制定时，以近年来实际发生的事故、人身伤害以及行业各方重点关注的安全问题为导向，针对性地编写了相应的安全技术要求和检验方法，有效消除和降低了之前普遍存在的安全隐患。

3）科研成果支撑。为支撑标准的制定，笔者单位立项了《玻璃水滑道安全性研究和标准研制》项目，给予专项经费支持，同时在中国材料与实验团体标准委员会(CSTM)立项了《玻璃水滑道用夹层玻璃及安全性能评价示范》项目。本标准中涉及材料测试、风险评价、检验检测等方面的内容主要转化自“十三五”科研项目以及上述项目的研究成果。

4）工程应用验证。标准制定过程中，结合河北漫山花溪谷、黄金寨，河南老君山、鸡冠洞，江西三清山，成都融创乐园，重庆融创乐园等景区的12条玻璃水滑道项目的设计、建造和使用管理过程，对结构整体建模设计、弯道与坡度关系、水流量、转弯半径等重点技术内容开展了工程应用，风险管控措施得到有效验证。

2.2 研制过程

玻璃水滑道国家标准的制定工作由全国索道与游乐设施标准化技术委员会归口管理。自2018年8月起，标准起草组在设备健康管理理论的指导下，以促进行业高质量发展为目标，以保障设备安全运行为核心，开展了一系列的专家论证、科学研究、现场测试和工程应用，历经起草组工作稿、征求意见稿、送审稿、报批稿等阶段，于2021年12月31日正式公布。

在玻璃水滑道国家标准的研制过程中，起草组通过研讨会议、调查问卷、技术交流等形式，广泛调研吸纳了行业生产、运营、管理方的意见和建议，并针对承人玻璃性能、设计要求、材料安全系数及运行参数等开展了专项研究，攻克了玻璃材料测试与评价方法，以及滑行速度、坡度、转弯半径、水流量阈值等行业难题，并在多条新建和在用玻璃水滑道上开展了工程应用进行验证。通过上述研究和应用，最终、统一了玻璃水滑道在材料、设计、建造与安装、使用管理、检验与试验等方面的安全技术要求，填补了行业长期缺乏标准的空白，为其建设和运营提供了专业依据，也为政府部门的安全监管提供强有力的技术支撑。

3 玻璃水滑道国家标准内容解析

GB/T 41121—2021综合考虑了安全、质量和经济的协调统一，规定了材料、设计、建造与安装、使用管理、检验与试验等方面的基本安全技术要求，内容上实现了设备全生命周期的覆盖。

因此，知识可视化和网络媒介素养教育的目的是一致的，都是为了知识的传播和知识的创造。知识可视化是从知识呈现的形式上的视觉化来促进知识的传播；网络媒介素养教育是从技术手段上促进知识的传播。如果把二者结合起来，快速传播的网络媒介技术承载着易懂的可视化的信息，人们既可以快速地获取信息，又能快速地解读信息，使得人们在信息时代中所面临的更快、更多地掌握知识的难题得到了解决。

首先，针对其安全和质量影响因素不清、建设运营环境复杂多变等特点，开展了玻璃水滑道全生命周期的危险源识别和风险评价，并将识别和评价结果贯穿至各章节内容的编写。其次，在基本安全要求的编写上吸纳了在用玻璃水滑道建设、运营的工程经验，借鉴了GB 8408—2018《大型游乐设施安全规范》［3］、GB 50017—2017《钢结构设计标准》［4］、GB/T 18168—2017《水上游乐设施通用技术条件》［5］、GB/T 18879—2020《滑道通用技术条件》［6］等标准条款；在玻璃承载性能、安全系数、设计计算、检验与试验方法等核心安全要求上开展了动力学仿真、实验力学测试与评价、运行参数关联性试验等研究与应用，确定了影响设备本质安全的核心参数。最终，在汇集行业各方智慧，采纳最新科研成果，结合工程应用效果的基础上，形成了玻璃水滑道国家标准。笔者就标准的主要内容进行重点解析，便于玻璃水滑道从业者和管理者的理解和应用。

3.1 玻璃材料

玻璃水滑道用玻璃材料的安全性能是行业各方关注的重点。因玻璃水滑道施工质量参差不齐、服役环境恶劣、载荷形式复杂，玻璃材料易发生应力集中和冲击破坏，其承载性能直接关系游客的生命安全，但当时承人玻璃性能测试与评价方法国内外均为空白［7－9］，已成为困扰行业各方的“卡脖子”难题。

为此，起草组在科研项目的支持下，原创性地提出了全工况、全尺寸的承人玻璃性能测试方法，模拟玻璃水滑道真实工况，通过“仿真人脚”加载在全尺寸的玻璃上来确定其极限承载和剩余承载能力，试验装置见图1。同时，在玻璃加载破坏过程中，采用数字图像相关和声发射技术实时监测［10－11］，如图2和图3所示，揭示了夹层玻璃损伤演化的全过程，成果在第二届世界状态监测大会上获得了最佳论文奖。

图1 玻璃加载试验装置

图2 玻璃加载破坏位移场

图3 玻璃加载声发射幅值

在上述研究成果的支撑下，攻克了玻璃水滑道用玻璃材料的安全系数这一行业难题，并明确了相关要求：每块夹层玻璃极限承载力与作用在其上的最不利工况荷载的比值为安全系数，其值应大于8.0；玻璃水滑道用钢化夹层玻璃应按照有关标准进行底板玻璃承载能力、侧板玻璃冲击等型式试验，破碎后不应出现大片（最大直径不应大于2 cm）脱落，且残余承载能力不小于900 N。

3.2 设计计算

玻璃水滑道的设计是一项复杂的系统工程，涵盖地质勘查、项目选址与线路规划、基础与钢结构设计、运行安全要求等方方面面。在玻璃水滑道国家标准制定前，行业大多仅参考建筑行业标准，无结构整体建模计算，且对设备运行相关的本质安全性考虑不够全面。

为此，起草组组织地质、材料、土建、电气、游乐设施、检验检测等多行业专家，从岩土工程勘察、选址、设计计算、滑道主体、基础、支撑结构、上下站、滑具及其运输系统、供水系统、电气系统等关系设备本质安全的方方面面梳理安全要求。尤其是对设计计算部分进行了系统性研究，细化了载荷的种类与取值、载荷组合、工况分析及计算要求。通过对多项同期建设的玻璃水滑道进行整体建模分析和仿真计算，对标准条款进行实际工程应用和验证，不断修正和完善设计计算的相关要求，使此部分内容系统、全面、适用，更好地服务于设计人员。

滑行速度是反映玻璃水滑道安全性最重要的参数指标，又与滑道坡度、转弯半径、水流量等参数密切相关。针对玻璃水滑道线路长、线形多变、载荷复杂的特点，起草组对运行关联参数进行了多次测试与试验，并最终科学确定了速度、坡度、转弯半径等重要参数的要求，规范了线路设计。具体要求如下：

1）乘员在玻璃水滑道内滑行的最大速度应不超过7 m/s，任意位置处的滑行速度应保证乘员安全，不允许发生乘员滞留、飞出、坠落、碰撞、腾空等危险现象；

2）玻璃水滑道弯道段中心线曲率半径应不小于7.5 m，底板外侧高度宜大于内侧高度，高度差应保证乘员安全通过转弯处；

3）玻璃水滑道平均坡度应不大于8%，且不应出现逆向坡，直线段和曲线段的最大坡度应分别满足表1和表2要求。

表1 玻璃水滑道直线段最大坡度要求

表2 玻璃水滑道曲线段最大坡度要求

3.3 制造安装

玻璃水滑道建设单位大多是半路出家，无相关专业资质，施工质量参差不齐，其建造与安装过程全凭经验。为此，起草组首先对建造单位的质量保证体系提出了要求，同时研制了T/CMES 37002—2022团体标准作为支撑，规定了其人员、工作场所、仪器设备的资源条件要求和质量保证体系要求，旨在规范和提高玻璃水滑道建造单位的专业能力条件，从源头提升本质安全。

此外，分别逐项对应设计部分的要求，从基础施工、支撑结构制造与安装、玻璃安装、上下站区施工、滑具制造、滑具运输系统制造与安装、供水系统安装、电气系统安装以及相应的过程记录等方面提出了具体要求，体现了标准内容从设计到制造、安装的延伸性和一致性。

3.4 使用管理

据不完全统计，由于管理因素、人为因素、检维修因素导致的大型游乐设施事故占其总数的50%以上［12］，由此可见，使用管理是保障玻璃水滑道安全的重要环节。而目前玻璃水滑道的运营管理模式较为落后，更无日常管理、人员培训、检维修、应急救援等方面的相关制度和具体要求。

为此，本标准规定了玻璃水滑道运营单位应建立健全完整的安全使用管理制度、技术档案和使用档案，安全使用管理制度包括岗位职责、运行管理、日常检维修和应急救援等内容。同时，结合以往运营过程中发生的人员伤害，提出了针对性的管理要求，如：运营单位应根据使用维护保养说明书的要求编制维修保养作业指导文件，并依据作业指导文件开展日检、周检、月检、年检等安全检查；最小放行间距应根据玻璃水滑道的设计和现场运营情况综合确定，确保在运行过程中不出现因滑具碰撞而产生危险；出发平台、下站的操作人员应配置联络与沟通工具；下站操作人员应具备溺水救援能力等。

3.5 检验检测

检验检测是玻璃水滑道是否符合国家标准的重要判据，也是保障其安全的重要手段。本标准规定了玻璃水滑道应按照有关法律、法规、标准的要求进行检验与试验，并留存资料，并能对该玻璃水滑道是否符合要求形成主分支持且有可追溯性。同时，因玻璃水滑道工程量大、专业性强，也对检验检测机构提出了明确的要求，避免出现因随意委托的第三方机构不专业、出具虚假检验报告等现象，严把“质量关”和“安全关”。同时，对于检验、试验和监测内容和方法也提出了具体规定：

1）检验包括设计资料审查、安装完成后投入使用前的检验（竣工检验）和在用每年1次的检验（年度检验）；

2）试验包括玻璃型式试验、滑具型式试验和运行测试试验；

3）监测包括上下客及线路全程音频、视频和最大滑行速度，数据保留时间不少于3个月。