沈功田 張勇 劉然

（中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院 北京 100029）

游樂(lè)園和景區(qū)載人設(shè)備全生命周期檢測(cè)監(jiān)測(cè)與完整性評(píng)價(jià)技術(shù)研究

沈功田 張勇 劉然

（中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院 北京 100029）

目前，“國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)的共性技術(shù)研究與應(yīng)用（NQI）”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目“游樂(lè)園和景區(qū)載人設(shè)備全生命周期檢測(cè)監(jiān)測(cè)與完整性評(píng)價(jià)技術(shù)研究”已在科技部成功立項(xiàng)。該項(xiàng)目從載人設(shè)備損傷、故障、失效模式等基礎(chǔ)研究出發(fā)，攻克其設(shè)計(jì)、建造、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的共性關(guān)鍵技術(shù)，將在國(guó)內(nèi)外率先建立全生命周期的完整性評(píng)價(jià)技術(shù)體系與動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)。項(xiàng)目完成后，必將推動(dòng)休閑娛樂(lè)和旅游觀光業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展和安全科學(xué)技術(shù)進(jìn)步。本文重點(diǎn)介紹了該項(xiàng)目的背景、目標(biāo)及總體研究方案、各課題主要研究?jī)?nèi)容、預(yù)期主要研究成果、預(yù)期的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益等相關(guān)內(nèi)容。

載人設(shè)備 大型游樂(lè)設(shè)施 客運(yùn)索道 全生命周期 檢測(cè)監(jiān)測(cè) 完整性評(píng)價(jià)

1 引言

游樂(lè)設(shè)施、客運(yùn)索道和旅游觀光車(chē)是游樂(lè)園和景區(qū)運(yùn)行的常見(jiàn)載人設(shè)備。據(jù)2015年底統(tǒng)計(jì)，我國(guó)擁有載人設(shè)備制造廠480多家、大中型游樂(lè)園438個(gè)，在用大型游樂(lè)設(shè)施20377臺(tái)套、客運(yùn)索道985條、觀光車(chē)10多萬(wàn)臺(tái)，年乘坐人數(shù)達(dá)10億多人次，已成為我國(guó)休閑娛樂(lè)和旅游觀光業(yè)的重要支柱。近年來(lái)，迪士尼和環(huán)球影城等國(guó)外著名游樂(lè)品牌紛紛入駐中國(guó)，2022年北京冬奧會(huì)也將帶動(dòng)索道行業(yè)的巨大發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)外游樂(lè)設(shè)施均向著大型化、高參數(shù)、高刺激、新奇特方向發(fā)展，如過(guò)山車(chē)最高時(shí)速達(dá)240km/h，最高摩天輪高達(dá)168米。這些都為保障載人設(shè)備的安全運(yùn)行提出了新的挑戰(zhàn)。

但與此同時(shí)，我國(guó)載人設(shè)備在設(shè)計(jì)、建造、使用等過(guò)程中仍存在較多的質(zhì)量問(wèn)題，而且事故時(shí)有發(fā)生，社會(huì)影響極其惡劣。例如，1999年貴州纜車(chē)事故造成14人死亡；2010年深圳東部華僑城太空迷航事故造成6死10傷。針對(duì)上述質(zhì)量問(wèn)題和事故情況，我們?cè)诮鼛啄杲?jīng)過(guò)多次反復(fù)論證，提出了載人設(shè)備當(dāng)前急需解決的重大科學(xué)問(wèn)題和共性關(guān)鍵技術(shù)。急需解決的重大科學(xué)問(wèn)題包括載人設(shè)備損傷、故障和失效模式不完全清楚，影響質(zhì)量和安全的因素不完全確定，乘客的力學(xué)響應(yīng)和生理反應(yīng)規(guī)律尚屬空白。急需解決的重大共性關(guān)鍵技術(shù)包括載人設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷與質(zhì)量性能評(píng)價(jià)技術(shù)，數(shù)字化工廠和全生命周期的數(shù)字化管理技術(shù)，完整性評(píng)價(jià)與動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理平臺(tái)建設(shè)技術(shù)。

因此，針對(duì)“國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)的共性技術(shù)研究與應(yīng)用”重點(diǎn)專項(xiàng)2016年度申報(bào)指南的研究?jī)?nèi)容和考核指標(biāo)，在中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院的牽頭下，深圳華強(qiáng)方特集團(tuán)、深圳華僑城集團(tuán)、中山金馬公司、北京實(shí)寶來(lái)公司、中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心、多所高校和省級(jí)特檢院等18家產(chǎn)學(xué)研用單位聯(lián)合申報(bào)了“游樂(lè)園和景區(qū)載人設(shè)備全生命周期檢測(cè)監(jiān)測(cè)與完整性評(píng)價(jià)技術(shù)研究”項(xiàng)目，該項(xiàng)目經(jīng)過(guò)研究團(tuán)隊(duì)的前期論證、方案設(shè)計(jì)、預(yù)申報(bào)、正式申報(bào)以及簽署任務(wù)書(shū)階段，已在科技部成功立項(xiàng)。

2 項(xiàng)目目標(biāo)及總體研究方案

2.1 項(xiàng)目目標(biāo)

本項(xiàng)目針對(duì)游樂(lè)園和旅游景區(qū)載人設(shè)備全生命周期的質(zhì)量控制與檢測(cè)監(jiān)測(cè)問(wèn)題，從載人設(shè)備損傷、故障、失效模式等基礎(chǔ)研究出發(fā)，確定影響載人設(shè)備質(zhì)量與安全的核心因素，攻克載人設(shè)備設(shè)計(jì)、建造、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的共性關(guān)鍵技術(shù)，在國(guó)內(nèi)外率先建立載人設(shè)備全生命周期的完整性評(píng)價(jià)技術(shù)體系和動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)，解決載人設(shè)備質(zhì)量控制與檢測(cè)監(jiān)測(cè)中的瓶頸性技術(shù)難題，提高游樂(lè)園和景區(qū)的安全運(yùn)營(yíng)與科學(xué)管理水平，為政府安全監(jiān)察提供技術(shù)支撐，為企業(yè)質(zhì)量提升提供對(duì)策，為乘客生命安全提供保障，推動(dòng)休閑娛樂(lè)和旅游觀光業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展和安全科學(xué)技術(shù)進(jìn)步。

2.2 總體研究方案

本項(xiàng)目緊緊圍繞解決載人設(shè)備全生命周期質(zhì)量控制與檢測(cè)監(jiān)測(cè)的共性、關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的目標(biāo)，從載人設(shè)備基礎(chǔ)共性問(wèn)題出發(fā)，開(kāi)展在設(shè)計(jì)、建造、使用、維保等全生命周期各個(gè)階段的檢測(cè)監(jiān)測(cè)及質(zhì)量控制相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)研究，最后，研究成果整合集成應(yīng)用，建立載人設(shè)備動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理平臺(tái)。項(xiàng)目分為如下5個(gè)課題，如圖1所示。

課題1“載人設(shè)備質(zhì)量影響因素分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及質(zhì)量提升對(duì)策研究”主要針對(duì)載人設(shè)備危險(xiǎn)源、損傷、故障和失效模式不清，缺少風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的問(wèn)題開(kāi)展研究，建立載人設(shè)備綜合試驗(yàn)裝置和損傷與故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)，并提出載人設(shè)備質(zhì)量提升對(duì)策。

課題2“典型游樂(lè)設(shè)施虛擬仿真、質(zhì)量預(yù)測(cè)和虛擬體驗(yàn)技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”主要針對(duì)游樂(lè)設(shè)施新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)技術(shù)落后，缺少人體測(cè)試數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證和試驗(yàn)?zāi)芰Σ蛔愕膯?wèn)題開(kāi)展研究，基于虛擬仿真環(huán)境、真實(shí)設(shè)備、虛擬體驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)乘客的力學(xué)響應(yīng)和生理反應(yīng)規(guī)律進(jìn)行一系列的分析研究。

課題3“基于本質(zhì)安全的游樂(lè)設(shè)施設(shè)計(jì)與建造關(guān)鍵技術(shù)研究”主要針對(duì)游樂(lè)設(shè)施產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)算方法單一，制造質(zhì)量控制與檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)落后的問(wèn)題開(kāi)展研究，并研發(fā)游樂(lè)設(shè)施全生命周期數(shù)字化管理系統(tǒng)，建立游樂(lè)設(shè)施數(shù)字化工廠應(yīng)用示范。

課題4“載人設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷和質(zhì)量性能評(píng)價(jià)技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”主要針對(duì)在用設(shè)備缺少監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)，安全管理落后的問(wèn)題開(kāi)展研究，利用多種方法對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，研發(fā)載人設(shè)備的質(zhì)量性能評(píng)價(jià)和安全管理系統(tǒng)，在游樂(lè)園開(kāi)展工程示范應(yīng)用。

課題5“載人設(shè)備完整性評(píng)價(jià)技術(shù)研究及動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理平臺(tái)建設(shè)”主要針對(duì)目前缺乏設(shè)備完整性評(píng)價(jià)技術(shù)與質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理手段的問(wèn)題開(kāi)展研究，建立載人設(shè)備動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理平臺(tái)，并對(duì)前4個(gè)課題進(jìn)行成果集成和綜合應(yīng)用示范。

圖1 總體研究方案

3 項(xiàng)目各課題主要研究?jī)?nèi)容

課題1針對(duì)目前游樂(lè)園和景區(qū)載人設(shè)備損傷模式與故障模式不清，影響其產(chǎn)品質(zhì)量和運(yùn)行安全的因素不明等問(wèn)題，從全生命周期和“人-機(jī)-料-法-環(huán)”角度出發(fā)，系統(tǒng)、全面梳理載人設(shè)備的危險(xiǎn)源，并對(duì)復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品系統(tǒng)危險(xiǎn)源間的耦合交叉進(jìn)行研究，提出載人設(shè)備危險(xiǎn)源辨識(shí)方法。搭建旋轉(zhuǎn)類游樂(lè)設(shè)施試驗(yàn)裝置和滑行類游樂(lè)設(shè)施試驗(yàn)裝置，開(kāi)展載人設(shè)備失效模式與機(jī)理研究，建立載人設(shè)備損傷與故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)和載人設(shè)備失效件實(shí)物庫(kù)。同時(shí)游樂(lè)設(shè)施試驗(yàn)裝置也為整個(gè)項(xiàng)目提供試驗(yàn)平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合事故樹(shù)分析、安全檢查表、FMEA、層次分析法等風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)價(jià)技術(shù)，分別提出游樂(lè)設(shè)施、客運(yùn)索道和旅游觀光車(chē)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，形成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系列標(biāo)準(zhǔn)。基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，在質(zhì)量影響因素分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，從不同角度提出載人設(shè)備質(zhì)量提升對(duì)策。

課題2 針對(duì)乘客乘坐游樂(lè)設(shè)施的生理反應(yīng)規(guī)律尚不明確的問(wèn)題，擬采用多生理參數(shù)同步記錄技術(shù)，獲得普通人群心率、心電、呼吸和血壓等生理指標(biāo)隨游樂(lè)設(shè)施高度、速度、加速度等參數(shù)變化的規(guī)律，提出乘客安全乘坐健康指標(biāo)；針對(duì)目前游樂(lè)設(shè)施新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中無(wú)法進(jìn)行乘客受力分析的難題，開(kāi)展基于數(shù)字假人的游樂(lè)設(shè)施虛擬仿真和質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究，建立游樂(lè)設(shè)施與數(shù)字假人相結(jié)合的虛擬仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人體力學(xué)響應(yīng)安全分析與評(píng)價(jià)；針對(duì)現(xiàn)有游樂(lè)設(shè)施檢驗(yàn)檢測(cè)方法難以獲得人體響應(yīng)數(shù)據(jù)的難題，研發(fā)游樂(lè)設(shè)施實(shí)體測(cè)試假人，填補(bǔ)模擬人體測(cè)試空白；針對(duì)大型游樂(lè)設(shè)施新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大、成本高的問(wèn)題，采用仿真分析和試驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的研究方法，搭建具有多自由度運(yùn)動(dòng)、同步人機(jī)信息采集等功能的虛擬體驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)，為載人設(shè)備的產(chǎn)品研發(fā)提供技術(shù)支撐，應(yīng)用開(kāi)發(fā)飛躍類和動(dòng)感影院類虛擬體驗(yàn)游樂(lè)設(shè)施項(xiàng)目。

課題3針對(duì)游樂(lè)設(shè)施許用應(yīng)力設(shè)計(jì)采用單一安全系數(shù)法、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)笨重、難以反映結(jié)構(gòu)不同工況載荷作用下本質(zhì)安全的不同需求等，開(kāi)展基于極限狀態(tài)法的游樂(lè)設(shè)施設(shè)計(jì)計(jì)算方法研究，建立典型游樂(lè)設(shè)施承載結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算方法。針對(duì)滑行類游樂(lè)設(shè)施難以檢測(cè)的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)適用于滑行類游樂(lè)設(shè)施的測(cè)厚、探傷、視頻綜合檢測(cè)裝置，研究各種游樂(lè)設(shè)施動(dòng)態(tài)性能測(cè)試方法；針對(duì)目前游樂(lè)設(shè)施建造和使用過(guò)程中檢驗(yàn)檢測(cè)不規(guī)范問(wèn)題，開(kāi)展游樂(lè)設(shè)施檢驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)研制工作，并建設(shè)游樂(lè)設(shè)施檢驗(yàn)檢測(cè)信息系統(tǒng)，保障檢驗(yàn)檢測(cè)質(zhì)量。針對(duì)游樂(lè)設(shè)施生產(chǎn)技術(shù)較為落后，仍采用傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)制造模式及紙質(zhì)信息傳輸手段，根據(jù)游樂(lè)設(shè)施生產(chǎn)企業(yè)的特點(diǎn)，采用并行工程、虛擬仿真、柔性制造等技術(shù)、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，研究典型游樂(lè)設(shè)施產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過(guò)程的數(shù)字化管理技術(shù)，建立游樂(lè)設(shè)施產(chǎn)品可追溯性數(shù)據(jù)模型，研發(fā)游樂(lè)設(shè)施產(chǎn)品數(shù)字化管理系統(tǒng)，實(shí)施數(shù)字化工廠應(yīng)用示范，穩(wěn)步提升游樂(lè)設(shè)施產(chǎn)品質(zhì)量。

課題4針對(duì)游樂(lè)園和景區(qū)載人設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷與質(zhì)量性能評(píng)價(jià)中的共性、關(guān)鍵技術(shù)難題，開(kāi)展典型載人設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)警研究，對(duì)多種監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行同步存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)警；開(kāi)展低速轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的聲發(fā)射動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷研究，研制載人設(shè)備低速轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的聲發(fā)射狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；開(kāi)展基于光纖傳感的結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與損傷診斷研究，研發(fā)基于光纖光柵的載人設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；開(kāi)展高速轉(zhuǎn)動(dòng)重要零部件的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷、電器設(shè)備和液壓系統(tǒng)的紅外監(jiān)測(cè)與診斷研究，提出監(jiān)測(cè)和故障診斷方法。采用多參數(shù)融合、大數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)載人設(shè)備的故障診斷預(yù)警與質(zhì)量性能評(píng)價(jià)，開(kāi)發(fā)游樂(lè)園和景區(qū)載人設(shè)備的質(zhì)量性能評(píng)價(jià)與安全管理系統(tǒng)，并對(duì)整個(gè)游樂(lè)園和景區(qū)內(nèi)的載人設(shè)備進(jìn)行示范應(yīng)用。

課題5在載人設(shè)備危險(xiǎn)源辨識(shí)、損傷、故障和失效模式分析、人體力學(xué)響應(yīng)和生理反應(yīng)規(guī)律研究、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷、動(dòng)態(tài)質(zhì)量預(yù)測(cè)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，建立全生命周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。在此基礎(chǔ)上，綜合利用載人設(shè)備的安全完整性等級(jí)（SIL）、以可靠性為中心的維修（RCM）、危險(xiǎn)與可操作性分析（HAZOP）、定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（QRA）等評(píng)價(jià)技術(shù)，研究載人設(shè)備完整性評(píng)價(jià)體系框架和評(píng)價(jià)方法。以上述關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)生的多種數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，搭建載人設(shè)備全生命周期的動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)外實(shí)現(xiàn)載人設(shè)備部分?jǐn)?shù)據(jù)信息的全民共享，對(duì)內(nèi)部政府機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)制造單位、使用單位、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)制修訂機(jī)構(gòu)等提供數(shù)據(jù)支撐，及時(shí)提供質(zhì)量預(yù)警信息，提升游樂(lè)園和景區(qū)載人設(shè)備的安全管理水平。

4 項(xiàng)目預(yù)期主要研究成果

本項(xiàng)目將研究建立載人設(shè)備“設(shè)計(jì)、制造、使用、檢驗(yàn)檢測(cè)、政府監(jiān)管”全生命周期的完整性評(píng)價(jià)技術(shù)體系，研究成果將在各環(huán)節(jié)以系統(tǒng)平臺(tái)的形式呈現(xiàn)，如圖2所示。項(xiàng)目預(yù)期成果包括方法類、設(shè)備類、系統(tǒng)軟件類、數(shù)據(jù)庫(kù)類等多種形式，具體成果如下：

1）方法類成果：在載人設(shè)備的分析設(shè)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)價(jià)、數(shù)字假人實(shí)體假人測(cè)試、檢驗(yàn)檢測(cè)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷、質(zhì)量預(yù)測(cè)和性能評(píng)價(jià)、全生命周期數(shù)字化管理、完整性評(píng)價(jià)等方面形成多種方法，解決載人設(shè)備質(zhì)量控制與檢測(cè)監(jiān)測(cè)中的瓶頸性技術(shù)難題。上述新方法主要轉(zhuǎn)化為一系列國(guó)家特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范、國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2）設(shè)備類成果：通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、試制樣機(jī)、開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、完善系統(tǒng)等過(guò)程，完成旋轉(zhuǎn)類游樂(lè)設(shè)施試驗(yàn)裝置、滑行類游樂(lè)設(shè)施試驗(yàn)裝置、游樂(lè)設(shè)施實(shí)體測(cè)試假人、虛擬體驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)、游樂(lè)設(shè)施滑行軌道多功能檢測(cè)裝置、游樂(lè)設(shè)施運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、載人設(shè)備低速轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)聲發(fā)射狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)樣機(jī)、基于光纖光柵的載人設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等設(shè)備的研發(fā)。

3）系統(tǒng)軟件類成果：配套項(xiàng)目成果的應(yīng)用、設(shè)備的測(cè)試、產(chǎn)品管理等，研發(fā)典型游樂(lè)設(shè)施虛擬仿真假人和質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)、游樂(lè)設(shè)施檢驗(yàn)信息系統(tǒng)、游樂(lè)設(shè)施產(chǎn)品全生命周期數(shù)字化管理系統(tǒng)、載人設(shè)備質(zhì)量性能評(píng)價(jià)和安全管理系統(tǒng)、載人設(shè)備全生命周期的動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)平臺(tái)等系統(tǒng)。

4）數(shù)據(jù)庫(kù)：建立載人設(shè)備損傷與故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)和速度、加速度、高度與人體生理反應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)等多種數(shù)據(jù)庫(kù)，為載人設(shè)備的設(shè)計(jì)研發(fā)、使用運(yùn)營(yíng)、安全監(jiān)察、事故調(diào)查等提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。

圖2 項(xiàng)目預(yù)期研究成果

5 項(xiàng)目預(yù)期的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

本項(xiàng)目擬解決載人設(shè)備損傷、故障和失效模式不完全清楚，影響其質(zhì)量和安全的因素不完全確定，以及乘客的力學(xué)響應(yīng)和生理反應(yīng)規(guī)律不清等科學(xué)問(wèn)題。通過(guò)建立載人設(shè)備損傷與故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)和失效件實(shí)物庫(kù)，搭建綜合試驗(yàn)裝置，開(kāi)展失效模式與機(jī)理研究，提出載人設(shè)備危險(xiǎn)源辨識(shí)方法、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，為載人設(shè)備的質(zhì)量提升與安全運(yùn)行提供強(qiáng)有力的科學(xué)技術(shù)支撐。通過(guò)在搭建的綜合試驗(yàn)裝置和真實(shí)游樂(lè)設(shè)施上進(jìn)行大量的人機(jī)反應(yīng)試驗(yàn)和測(cè)試，獲得普通人群心率、心電、呼吸心率、心電、呼吸和血壓標(biāo)隨游樂(lè)設(shè)施高度、速度、加速度等參數(shù)變化的規(guī)律，提出乘客乘坐健康指標(biāo)，為載人設(shè)備的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為游樂(lè)園和景區(qū)的安全運(yùn)營(yíng)提供依據(jù)。

本項(xiàng)目將在載人設(shè)備的設(shè)計(jì)分析和建造技術(shù)、質(zhì)量控制、質(zhì)量預(yù)測(cè)和性能評(píng)價(jià)、檢測(cè)監(jiān)測(cè)和故障診斷、風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)價(jià)、完整性評(píng)價(jià)技術(shù)等方面形成一系列方法、設(shè)備、管理系統(tǒng)等成果。方法類成果主要轉(zhuǎn)化為特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范、國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)全社會(huì)共享。設(shè)備類成果包括游樂(lè)設(shè)施實(shí)體測(cè)試假人、虛擬體驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)、游樂(lè)設(shè)施滑行軌道多功能檢測(cè)裝置、游樂(lè)設(shè)施運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、載人設(shè)備低速轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)聲發(fā)射狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)樣機(jī)、基于光纖光柵的載人設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，均為世界首創(chuàng)。系統(tǒng)類成果包括典型游樂(lè)設(shè)施虛擬仿真假人和質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)、游樂(lè)設(shè)施檢驗(yàn)信息系統(tǒng)、游樂(lè)設(shè)施產(chǎn)品全生命周期數(shù)字化管理系統(tǒng)、載人設(shè)備質(zhì)量性能評(píng)價(jià)和安全管理系統(tǒng)、載人設(shè)備全生命周期的動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)平臺(tái)，其中質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)和全生命周期的動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)平臺(tái)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外空白。上述成果的推廣應(yīng)用將極大的提高我國(guó)載人設(shè)備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、型式試驗(yàn)和檢驗(yàn)檢測(cè)的能力和載人設(shè)備安全管理水平，將產(chǎn)生巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

本項(xiàng)目預(yù)期取得的設(shè)計(jì)分析和建造技術(shù)、質(zhì)量控制、質(zhì)量預(yù)測(cè)和性能評(píng)價(jià)、游樂(lè)設(shè)施實(shí)體測(cè)試假人、虛擬體驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)、數(shù)字化工廠、游樂(lè)設(shè)施產(chǎn)品全生命周期數(shù)字化管理系統(tǒng)等成果，將大幅度提高我國(guó)載人設(shè)備制造企業(yè)的設(shè)計(jì)與研發(fā)水平，形成核心競(jìng)爭(zhēng)力，使我國(guó)游樂(lè)設(shè)施制造業(yè)進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列，必將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上，本項(xiàng)目完全服務(wù)于我國(guó)游樂(lè)園和旅游景區(qū)內(nèi)載人設(shè)備的質(zhì)量提升，解決載人設(shè)備質(zhì)量提升中的科學(xué)問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)難題，具有重要的科學(xué)價(jià)值；對(duì)于休閑娛樂(lè)和旅游觀行業(yè)、載人設(shè)備制造業(yè)的質(zhì)量提升和技術(shù)創(chuàng)新有重要的支撐作用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益；將極大的提高游樂(lè)園和景區(qū)的安全運(yùn)營(yíng)和科學(xué)管理水平，保證人民生命和財(cái)產(chǎn)安全，具有良好推廣應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化前景。

6 展望

本項(xiàng)目是國(guó)家首次對(duì)游樂(lè)園和旅游景區(qū)載人設(shè)備系統(tǒng)開(kāi)展全生命周期的質(zhì)量控制與檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，預(yù)期成果將整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，可大幅促進(jìn)游樂(lè)園和景區(qū)載人設(shè)備產(chǎn)品與服務(wù)質(zhì)量的提升，并產(chǎn)生巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也極大地促進(jìn)載人設(shè)備的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，必將為我國(guó)休閑娛樂(lè)和旅游觀光業(yè)的健康發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。

本項(xiàng)目致力于解決目前我國(guó)載人設(shè)備急需的共性關(guān)鍵技術(shù)難題，但鑒于經(jīng)費(fèi)、時(shí)間和人力物力的限制，研究?jī)?nèi)容并未完全覆蓋設(shè)計(jì)、制造、使用、維保、報(bào)廢等階段的全部技術(shù)需求。例如，建造中的焊接質(zhì)量控制、剩余壽命評(píng)估、報(bào)廢條件判定等問(wèn)題都尚未深入研究。除此之外，隨著載人設(shè)備向大型化、高參數(shù)等方向發(fā)展，同時(shí)也會(huì)不斷涌現(xiàn)出新的問(wèn)題，對(duì)于游樂(lè)園的安全管理和設(shè)備的安全運(yùn)營(yíng)也會(huì)提出新的挑戰(zhàn)。因此，今后在本項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容的基礎(chǔ)上，還希望國(guó)內(nèi)有關(guān)機(jī)構(gòu)和專業(yè)技術(shù)人員開(kāi)展相應(yīng)項(xiàng)目的深入研究，也希望國(guó)家持續(xù)不斷的支持游樂(lè)園和景區(qū)載人設(shè)備方方面面的技術(shù)研究。

［基金支持：本項(xiàng)目由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃2016YFF0203100項(xiàng)目資助］

［1］ 中華人民共和國(guó)主席第4號(hào)令，中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法［Z］.2014.

［2］ 中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院第 549號(hào)令， 特種設(shè)備安全監(jiān)察條例［Z］.2009.

［3］ 國(guó)家質(zhì)檢總局第 154號(hào)令，大型游樂(lè)設(shè)施安全監(jiān)察規(guī)定［Z］.2013.

［4］ 陳鋼，宋繼紅，陶雪榮，等.21世紀(jì)特種設(shè)備安全科技發(fā)展戰(zhàn)略［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007.

［5］ GB 8408-2008 游樂(lè)設(shè)施安全規(guī)范［S］.

［6］ GB 1235-2007 客運(yùn)架空索道安全規(guī)范［S］.

［7］ 林偉明，王銀蘭，張勇.大型游樂(lè)設(shè)施監(jiān)督檢驗(yàn)［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2014.

［8］ 付恒生，林明， 梁朝虎.大型游樂(lè)設(shè)施設(shè)計(jì)［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2014.

［9］ 鄭志濤，劉喜旺， 陳建生，等.大型游樂(lè)設(shè)施制造與安裝［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2014.

The Research on Full-lifecycle Testing， Monitoring and Integrity Evaluation Technology of Manned Rides in Amusement Parks and Scenic Spots

Shen Gongtian Zhang Yong Liu Ran
（China Special Equipment Inspection & Research Institute Beijing 100029）

At present， “The Research on full-lifecycle testing， monitoring and integrity evaluation technology of manned rides in amusement parks and scenic spots” project subsidized by National Key R & D Programs "Investigation and application on generic technology of national quality infrastructure " of China has been approved successfully by Ministry of Industry and Information Technology. This project will study the damage， fault and failure models of manned rides， overcome the general key technique in design， construction， condition monitoring，fault diagnosis and risk assessment， and fnally establish the full-lifecycle integrity assessment technical system and dynamic quality monitoring management platform for manned rides in China. It is estimated that the research results of this project will promote the sustainable and healthy development of recreation and tourism， and the safety science and technology progress. In this paper， the background， the objective and scheme design， the main contents in each topic，expected results， desired economic and social benefts were introduced.

Manned rides amusement ride passenger rope way full-lifecycle testing and monitoring integrity evaluation

X924

B

1673-257X（2016）10-0005-05

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.10.002

沈功田（1963～），男，博士，研究員，中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院副院長(zhǎng)，長(zhǎng)期從事特種設(shè)備安全研究工作。

2016-10-04）