文 /沈 杰 王嘉舜 李傳磊
大型游樂設施是指用于經營目的,承載乘客游樂的設施,其范圍規定為設計最大運行線速度大于或者等于2 m/s,或者運行高度距地面高于或者等于2 m的載人大型游樂設施。近年來,隨著科技的發展,人們對大型游樂設施提出了更高的體驗要求,大型游樂設施呈現出運行速度更快、運行高度更高、結構更復雜、造型更加新穎和科技含量更高等發展趨勢[1]。
大型游樂設施被稱為特種設備中的特種設備,安全是其發展的首要條件。大型游樂設施的安全涉及到設計、制造、安裝、維保、使用、檢驗、監督和報廢等多個環節,任何環節的疏忽都會提升安全事故風險。因此,完善、健全法律法規和標準是保證游樂設施安全的基礎。
2018年5月,國家市場監督管理總局發布了GB 8408-2018《大型游樂設施安全規范》(以下簡稱“新標準”),以代替GB 8408-2008《游樂設施安全規范》(以下簡稱“舊標準”)。在大型游樂設施法規和標準之中,它是最基本、最重要和最核心的標準,且已歷經兩次修訂。
為了適應大型游樂設施新技術的發展,進一步保障大型游樂設施的安全運行,新標準對大型游樂設施的設計、制造與安裝、使用管理與維護保養等方面內容進行了細化和補充。
標準名稱由原來的《游樂設施安全規范》修改為《大型游樂設施安全規范》,調整后的名稱與《中華人民共和國特種設備安全法》和國務院頒布的《特種設備目錄》等相關法律法規關于“大型游樂設施”的定義保持一致,更加合理嚴謹,更加貼合大型游樂設施安全管理的實際需要。
新標準目錄按照范圍、規范性引用文件、術語和定義、總則、材料和緊固件、設計、制造與安裝、使用管理與維護保養等進行編排,比舊標準的排序更加合理有序,內容更加細致豐滿,總體內容綜合考慮了大型游樂設施最新技術的發展,在生產(含設計、制造、改造、修理)、使用和檢驗檢測中的經驗與總結。
大型游樂設施在新工藝、新方法、新材料和新技術方面超出相關標準規定的,新標準提出了解決辦法,要求設計或制造單位制定企業標準后,向全國索道與游樂設施標準化技術委員會提出申請,并提交有關技術資料,經全國索道與游樂設施標準化技術委員會組織專家評審通過后方可執行。為了給游客更驚險、刺激和新穎的體驗,大型游樂設施在設計制造時,經常會采用新工藝、新方法和新材料,甚至很多技術參數都超出了現有標準的范圍。新標準增加的此項要求正是為了滿足大型游樂設施快速發展的需要。
風險評價是大型游樂設施在設計和安全評估中的重要環節。新標準增加了對風險評價的要求,目的是識別其危險源,降低風險,保障游樂設施的安全運營,而舊標準沒有此項要求。
大型游樂設施往往都是復雜的機電產品,僅從使用的材料來看,通常采用了多種材料。以過山車為例,導軌及其支撐鋼結構往往采用鋼材或木材,車輪采用聚氨酯或尼龍,車軸采用高強度合金鋼,安全帶采用尼龍,座椅采用玻璃鋼。材料的化學、力學、熱處理、耐磨和耐腐蝕等性能對設備的安全性至關重要,因此新標準制訂并細化了對大型游樂設施常用材料的技術要求,具體如下:
① 常用有色金屬的要求,新標準要求有色金屬的材料、化學成分、力學性能和尺寸公差應符合國家標準的規定。有色金屬的耐磨性能、耐腐蝕性能和潤滑性能均應滿足工況使用要求。
② 明確了鋁及鋁合金、銅及銅合金和鈦合金的化學成分與力學性能應符合相關國家標準要求。
③ 修改了對非金屬材料木材的選用要求。新標準的要求是:主要受力構件的木質材料應選用天然缺陷少、強度好、不易開裂和干燥的木材。舊標準的要求是:選用強度好、不易開裂的硬木,木材的含水率不大于18%。相比之下,新標準的描述更加清晰合理,且更好執行。
④ 增加了對緊固件的要求。新標準要求所有緊固件應符合GB/T 3098“緊固件機械性能”系列標準和其他相關國家標準的規定,主要增加了螺栓和鉚釘的選用標準。新增的條款有助于提高大型游樂設施鋼結構的安全性。
游樂設施的設計應遵循安全第一的原則,設計者需要將游樂設施各個環節中的風險排除在外,設計產品的任何指標都應絕對服從安全指標的要求,游樂設施的設計不允許存在任何涉及人身安全方面的不確定性。新標準在設計部分的主要變化如下:
① 基本設計規定。為了加強對大型游樂設施全生命周期的管理,新標準增加了游樂設施設計相關資料的保存要求,即相關資料至少保存至該游樂設施報廢為止。
根據大型游樂設施運行實際情況,新標準延長了設計使用壽命要求,整機設計使用壽命由原來的不小于23 000 h變更為不小于35 000 h,含上下客時間。該指標是按一年365 d,每天工作8 h,以12 Y計估算得出,即365×8×12=35 040 h。
由于使用過程中的維護保養對設備的安全運行具有重要影響,新標準強化了對使用與維護保養說明書的內容要求,規定了必須采用簡體中文,多語言的應以簡體中文為準,并詳細列舉了15種必需的內容。
新標準為大型游樂設施的設計計算提供了更加細致的指導,主要有:增加了對溫度載荷、裹冰載荷和其他載荷的要求;修改了對沖擊載荷系數的描述,提出了沖擊系數K不小于1.2;增加了正常運行、非正常運行和極限狀態運行等條件下工況分析的規定。
新標準修改了載荷組合內容,要求根據不同的設備和工況分析,將游樂設施結構中所承受的永久載荷與其他載荷組合成一個計算載荷,分別進行分析計算,載荷組合示例列入附錄D。舊標準的規定則是根據不同的工況條件,將游樂設施結構中所承受的永久載荷與變載荷等組合成一個計算載荷。
②“設計計算”要求。新標準增加了對Q345鋼、20號鋼、45號鋼、40Cr和Q390鋼等材料的靜強度計算,可參照附錄E規定的極限狀態設計法執行。
在許用安全系數表格中,新標準增加了重要的軸和銷軸的定義、具體部件的描述和一般構件的定義;修改了疲勞強度計算內容,要求鋼結構構件和連接的疲勞計算應符合國家標準GB 50017-2017《鋼結構設計標準(附條文說明)》中關于疲勞強度計算的規定,明確I級和II級焊縫應進行疲勞強度校核,對應力循環中不出現拉應力的部分可不計算疲勞強度;對不能設計為可拆卸結構的部件,其設計使用期限不能低于整機設計使用期限,而舊標準只列舉了無限壽命計算和有限壽命計算。
新標準具體列舉了細長構件、板件和殼體的穩定性計算的要求;修改了沖擊加速度和穩定加速度的持續時間,由0.1 s延長至0.2 s,更加合理且更易進行量化。
③“焊接設計”要求。新標準修改并增加了焊接設計的要求,對焊接接頭形式、焊縫分級、焊接節點構造要求、焊縫強度計算和焊縫檢測提出設計要求,而舊標準只進行了簡單的描述,沒有進行細化。
④“電氣及控制系統”要求。新標準增加了電動機的選擇、調速和電磁兼容性的要求;對于危險性較大的超大型游樂設施,提出宜采取運行數據監測的措施;增加了對控制電路電源的要求:當電源中斷,可能致運行數據丟失,整個系統難以快速恢復時,應設置UPS電源裝置。
新標準對電氣防護提出新的要求:只有當設備符合運行條件后才允許起動;游樂設施的操作按鈕應符合相關規定;啟動按鈕應設置在乘客不易觸及的區域,特殊情況應加防護隔離罩。另外,對電氣檢驗進行了更加細化的描述。
⑤“乘載系統”要求。新標準增加了對安全帶卡扣組件的要求,安全帶卡扣組件應鎖緊可靠,在無外力作用的情況下乘客不應自行打開,必要時應設置防止乘客自行打開的保險裝置;進一步規定了安全帶應有明確的更換周期或更換條件;增加了束縛裝置的選型要求,根據加速度區域需設置 5級束縛裝置,詳細規定了每級束縛裝置的技術要求;要求游樂設施設計時應對乘客的安全距離進行考慮,防止運動時乘客與其他物體接觸,并列舉了5種應考慮的因素。
⑥“安全防護裝置和措施 ”要求。新標準修改并增加了制動裝置要求,根據運動形式、速度及其結構的不同,設置不同制動方式和制動器結構;增加了對非封閉軌道的行程極限位置,提出必要時應設緩沖裝置的要求;增加了止逆裝置的安全系數不小于4的要求。
新標準修改并增加了超速限制裝置的設置、風速計和防護罩的安裝等要求,比舊標準更加細化。同時,還增加了以下要求:操作室內不能觀察到全部上下客情況且乘客安全束縛裝置沒有和啟動聯鎖的,應在相應的位置增加安全確認按鈕,且啟動聯鎖;沿斜坡提升段或架空軌道高空處應設置安全通道,安全通道牢固可靠,方便疏導乘客或檢修;對有可能導致人體或物體墜落而造成傷害的地方,應設置安全網,且聯接與性能應可靠;檢查維修用的爬梯、通道和平臺設置。
新標準明確了安全標志的設置要求:在游樂設施明顯位置設置醒目的安全標志。安全標志分為禁止標志(紅色)、警告標志(黃色)、指令標志(藍色)和提示標志(綠色)4種類型。
新標準對游樂設施重要零部件、鋼絲繩或鏈條、鎖緊裝置、防傾翻裝置、緊急停車裝置和疏導乘客的措施等方面提出進一步的要求,刪除了對水上游樂設施安全的相關要求。
制造與安裝同樣必須遵循安全第一的原則,首先要嚴格審查游樂設施的技術資料,對其合理性、完整性和正確性等方面進行有效把關。其次要做好安裝過程的監督工作,對安裝質量進行嚴格把關,主要修改如下:
新標準對焊接材料、焊接工藝評定和焊接工藝等要求作了修改和增加;鑄件、鍛件的相關要求作了修改,增加了熱處理的要求和建立熱處理質量技術檔案的要求;修改和增加了銷軸和緊固件的裝配、包裝和運輸、廠內測試、涂裝、檢驗、無損檢測等的要求。
新標準修改了軌距允許誤差要求:側輪在軌道內時允許誤差為-3 mm~5 mm,側輪在軌道外側時允許誤差為-5 mm~3 mm。舊標準沒有明確側輪位置,只描述了軌距允許誤差為-3 mm~5 mm。
制定合理的管理規則和流程對設備的安全運行至關重要,應在管理規則指導下設計合理的維護保養方案,設備的維護保養首先是對設備外觀的保養,更重要的是對設備的具體安全部件和易損件進行保養,確保設備的安全性能和運行狀態,保證設備的可靠運行,新標準主要變化如下:
新增加了對乘客的要求, 即乘客有義務聽從工作(服務)人員的指揮,不做損壞設施、危及自身和他人安全的行為;修改并增加了依法注冊使用登記、培訓考核、操作、檢查、監控和測量設備管理、檔案管理、延壽與報廢等要求;修改了應急救援演練要求,游樂設施運營使用單位每年至少組織一次應急救援演練,建立應急救援指揮機構,配備救援人員和裝備和急救物品。新標準對救援人員和設備也作了進一步要求。
新標準進一步細化了維護保養制度的日常工作要求;增加并細化了對設備修理、改造的要求,對設備修理和改造前、修理和改造過程中、修理和改造結束后各個部門應該做什么進行了規定。
新標準刪除了舊標準中附錄A、附錄B、附錄C和附錄D;增加了4個資料性附錄A、附錄D、附件E、附件F和2個規范性附錄B、附錄C。
比對了新舊標準的主要修改和新增內容,可以發現,新標準提出了更具體、更全面和更細致的安全技術要求。
對生產方面的要求,應該從設計、制造與安裝等主要環節上確保游樂設施的產品質量達到相關標準的要求,要樹立“好的設計圖紙+好的工藝流程+好的制造人員=好的產品”理念。
對使用管理方面的要求,大型游樂設施的運營使用單位必須嚴格按照相關法律和法規要求,加強現場安全管理,履行安全管理主體責任,加強日常檢查(包括點檢和巡檢),突出自檢、互檢和專檢的效果,建立健全安全技術檔案和維保工作,對存在安全隱患的設備應及時維修或停用,切忌設備“帶病運行”。
對監督檢驗方面的要求,專業技術結構不僅要按照ZBFGH 39-2002《游樂設施監督檢驗規程(試行版)》的要求進行驗收檢驗和定期檢驗,還要在新的形勢下不斷完善和修改檢驗項目、相關標準和檢驗細則等。新標準的實施能夠更加有效地指導特種設備監督檢驗工作,提高監督檢驗的工作質量。
新標準于2018年12月開始實施,今后將促使我國在大型游樂設施的設計、制造,安裝,維保和檢驗等方面與時俱進,推動我國游樂設施行業的蓬勃發展,使我國游樂設施產品在國際上的綜合競爭力更上一個臺階,同時也促進了我國游樂設施市場安全有序發展,進一步加快同國際上大型游樂設施安全標準的同步提升,增強我國在大型游樂設施標準制定方面的國際話語權。