過山車的高度設(shè)計(jì)研究

馬良才

（河北中冶冶金設(shè)備制造有限公司,河北 沙河 054100）

過山車的高度設(shè)計(jì)研究

馬良才

（河北中冶冶金設(shè)備制造有限公司,河北 沙河 054100）

在游樂場(chǎng)中，過山車十分常見，過山車屬于刺激而又驚險(xiǎn)的游戲項(xiàng)目。在過山車高速行駛的過程中，已經(jīng)過山車不斷翻滾的過程中，人們會(huì)提心吊膽。在過山車整個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)過程中，其設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、施工環(huán)節(jié)、試驗(yàn)環(huán)節(jié)等都十分重要，尤其是過山車的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。過山車的設(shè)計(jì)決定了過山車整體工程的質(zhì)量，更關(guān)系到過山車的安全，在過山車項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程中，過山車的高度設(shè)計(jì)至關(guān)重要，恰當(dāng)?shù)母叨仍O(shè)計(jì)不僅能夠使人們感受到刺激和驚險(xiǎn)，還可以有效保障人們的安全。

過山車；高度設(shè)計(jì)；高度落差；臨界速度；注意事項(xiàng)

1885年1月20日，美國紐約康尼島上的第一輛全環(huán)過山車實(shí)施對(duì)外開放，自從1885年至今，過山車作為一種刺激的游戲項(xiàng)目，深受年輕人群喜愛。伴隨著過山車技術(shù)的不斷成熟，過山車速度越來越快，其高度越來越高，彎度也越來越大，玩家也因此而感受到了越來越大的刺激。伴隨著過山車的高速運(yùn)行，人們坐在上面，不斷尖叫，過山車已經(jīng)成為了人們減壓、放松、發(fā)泄的方式。下面筆者就對(duì)過山車的高度設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和探討。

1 過山車的高度設(shè)計(jì)

近些年來，越來越多的人們更加青睞過山車游戲，也有越來越多的游戲場(chǎng)所建設(shè)過山車，在過山車建設(shè)和使用的過程中，必須要有正確的過山車高度。恰到好處的過山車高度不僅可以給人們帶來刺激的感覺，更可以保障人們的安全。

將乘坐過山車的人的質(zhì)量設(shè)置為M，過山車啟動(dòng)時(shí)初速度設(shè)置為V0，在過山車運(yùn)行過程中，能夠達(dá)到最高圓軌道半徑設(shè)置為R，過山車的車廂對(duì)于人的壓力設(shè)置成為FN，而過山車在最高點(diǎn)的速度設(shè)置成為V。通過運(yùn)用牛頓第二定律，我們可以得出，想要保證過山車在經(jīng)過最高點(diǎn)的時(shí)候，不會(huì)落下，必須要保證，也就是。假定過山車在運(yùn)動(dòng)的過程中機(jī)械能夠守恒，那么，過山車在最低點(diǎn)時(shí)候的速度V′，=VO，這個(gè)時(shí)候，MV2/R=FN-Mg，由此得出FN=MV2/R+Mg。以上結(jié)果均在把過山車看成質(zhì)點(diǎn)這樣的理想情況之下而得出。但是，在實(shí)際情況中，過山車擁有一定的長度，可以將過山車質(zhì)量中心看成長度中心。因此，在過山車運(yùn)行的過程中，不僅會(huì)受到重力以及過山車軌道所提供的彈力，還會(huì)受到過山車兩側(cè)車廂提供的彈力，所以，過山車在運(yùn)行過程中，還會(huì)產(chǎn)生加速度，加速度沿著切線的方向。在我們的日常生活過程中，我們均知道，過山車在啟動(dòng)的時(shí)候，其初速度會(huì)達(dá)到180km/h，也就是VO=50m/s，將正常人體重視為m=50kg，一個(gè)人的背部所能夠承受最大的壓力大約為3000N，通過一定的計(jì)算，我們可以提出，通常情況下，過山車高度在71.4～100m之間。

通過以上計(jì)算，啟動(dòng)速度作為180km/h的過山車，為了保證過山車自身以及過山車上乘客的安全，過山車高度的落差要在71.4～100m之間，這個(gè)結(jié)論和我們?nèi)粘＝?jīng)驗(yàn)相互符合。并且，通過以上計(jì)算，過山車最大高度和過山車速度V密切聯(lián)系，因此，如果我們想要建造出具有更大落差高度的過山車，就必須要將過山車啟動(dòng)速度提升，以便達(dá)到相應(yīng)的目的。但是，與此同時(shí)，還要對(duì)過山車軌道材料所具有的承受能力進(jìn)行充分考慮，還要綜合考慮過山車在運(yùn)動(dòng)的過程中，所產(chǎn)生的能量損失。

2 乘坐過山車過程中的注意事項(xiàng)

因?yàn)檫^山車需要在軌道上面進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)，在乘客乘坐過山車之前，要將身上容易脫落的物品取下來。在乘客乘坐過山車的時(shí)候，必須要將保護(hù)裝置系好，在國內(nèi)外的游樂場(chǎng)中，均發(fā)生過與之相關(guān)的安全事故。保護(hù)裝置的作用就在于，當(dāng)過山車在半空里被卡住的時(shí)候，保護(hù)裝置可以提供充足支撐，進(jìn)而保護(hù)人們的安全。此外，保護(hù)裝置還可以保證在過山車高速轉(zhuǎn)彎的過程中，人體很好地固定在過山車?yán)铮行Х乐谷梭w被過山車甩出去。乘客在乘坐過山車的過程中，要面向前方，這樣能夠有效避免損害乘客的耳部。國外便出現(xiàn)過乘客乘坐過山車導(dǎo)致乘客耳部受損的情況，通過調(diào)查和證實(shí)，乘客在乘坐過山車的過程中，與自己左邊同伴說話，導(dǎo)致強(qiáng)風(fēng)直接灌入到乘客右耳中，由于氣壓十分強(qiáng)大，導(dǎo)致乘客短暫失聰、耳膜發(fā)炎以及耳道腫大。

3 結(jié)語

綜上所述，過山車作為一項(xiàng)刺激和驚險(xiǎn)的游戲，深受年輕人們的喜愛。但是，在過山車運(yùn)行的過程中，仍然會(huì)出現(xiàn)一些問題，這些問題不僅危害了人們的身體健康，更埋下了安全隱患。想要有效避免出現(xiàn)安全事故，必須要對(duì)過山車的高度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過山車高度的時(shí)候，要結(jié)合過山車建設(shè)的地區(qū)實(shí)際情況，結(jié)合過山車的長度、最高速度、承重、能量損失和軌道材料情況，遵循物理學(xué)原理，設(shè)計(jì)出恰到好處的過山車高度。

[1]徐慧媛.青少年參與游樂性極限運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)狀調(diào)查與研究[J].浙江體育科學(xué),2014,（5）:109-113.

[2]陳海明,陳芳.基于旅游綜合體模式的新型主題公園發(fā)展研究——以珠海長隆國際海洋度假區(qū)為例[J].荊楚學(xué)刊,2014,（3）:91-96.

[3]朱建平.淺析大型游樂設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在安全維護(hù)中的作用[J].科技資訊,2014,（15）:229-230.

A Research on Design of The Height of the Roller Coaster

MA Liang-cai
(Hebei China Metallurgical Metallurgical Equipment Manufacturing co.,LTD.,Shahe,Hebei 054100,China).

In the playground,the roller coaster is very common,riding a roller coaster is an exciting and thrilling play.During the running of roller coaster and in the process of the continuous rolling of the roller coaster,people will be in fear.During the whole construction process of the roller coaster,the design,construction,trial and other links are very important,especially the link of design.The design of roller coaster determines the quality of overall project of the roller coaster,and more concerns the safety of roller coaster,in the design process of the roller coaster,the design of height of the roller coaster design is vital,the design of the appropriate height can not only make people feel the exciting and thrilling,but also effectively guarantee the safety of the people.

roller coaster;height design;drop height;critical speed;attentions

O313

A

2095-980X（2015）04-0042-01

2015-02-15

馬良才（1958-），男，吉林遼源人，大學(xué)專科，助理工程師，主要研究方向：大型游樂設(shè)備設(shè)計(jì)制造安裝。