張新東

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 南京 210036）

關(guān)于游樂設(shè)施人體束縛裝置的思考

張新東

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 南京 210036）

游樂設(shè)施人體束縛裝置是否可靠有效，直接涉及到乘客的人身安全，本文分析了國(guó)內(nèi)外游樂設(shè)施常見的各種人體束縛裝置的作用和應(yīng)用場(chǎng)合，并提出了設(shè)計(jì)制造時(shí)如何選擇合理的人體束縛裝置，同時(shí)建議游樂設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)完善相關(guān)要求，規(guī)范束縛裝置的設(shè)計(jì)制造，提高其本質(zhì)安全。

游樂設(shè)施 人體束縛裝置 思考

筆者統(tǒng)計(jì)了2010年以來國(guó)內(nèi)發(fā)生的游樂設(shè)施事故，有多起跟人體束縛裝置有關(guān)，一方面是由于中小型制造單位對(duì)B、C級(jí)大型游樂設(shè)施的人體束縛裝置重視不夠，安全分析能力較差，研究不透，設(shè)計(jì)制造出來的裝置安全隱患較多，另一方面運(yùn)營(yíng)使用單位對(duì)其日常檢查保養(yǎng)不到位，導(dǎo)致功能失效后還在繼續(xù)使用。雖然《游樂設(shè)施安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（試行）》和GB 8408—2008《游樂設(shè)施安全規(guī)范》中對(duì)人體束縛裝置都有相應(yīng)的要求，但這些都是通用的要求，一定要結(jié)合設(shè)備的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)原理、適應(yīng)對(duì)象，通過安全分析、安全評(píng)估，優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)置合理的人體束縛裝置，確保其可靠有效。

1 人體束縛裝置安全分析

當(dāng)游樂設(shè)施運(yùn)行時(shí)，乘人有可能在乘坐物內(nèi)被移動(dòng)、碰撞或者會(huì)被甩出、滑出時(shí)，必須設(shè)有乘人束縛裝置(也用作約束乘人的不當(dāng)行為)。對(duì)危險(xiǎn)性較大的游樂設(shè)施，必要時(shí)應(yīng)考慮設(shè)兩套獨(dú)立的束縛裝置。束縛裝置可采用安全帶、安全壓杠、擋桿等。

1.1 安全帶

●1.1.1 安全帶、鎖扣的分類及優(yōu)缺點(diǎn)

1）安全帶按照安裝方式和固定點(diǎn)的差異，大體可分為三種：兩點(diǎn)式、三點(diǎn)式、全背安全帶。

兩點(diǎn)式按乘客不同的約束位置可分為腰帶和肩帶，腰帶只限制乘客的腰部移動(dòng)，肩帶只限制乘客的上半身移動(dòng)。如圖1所示。腰帶的缺點(diǎn)，設(shè)備運(yùn)行過程中如有沖擊或變速度時(shí)使得腹部受力很大，而且上身容易前傾，大大增加了乘客頭部受傷的可能性。肩帶斜挎于胸前，可防止上身的前傾，但設(shè)備如有沖擊、翻滾或變速度時(shí)，腰、髖部容易滑出，而且膝部活動(dòng)空間較大，容易碰傷。翻滾類游樂設(shè)施不能使用肩式安全帶，人倒立時(shí)此安全帶在垂直方向上作用不大。

三點(diǎn)式安全帶在游樂設(shè)施上作用很大，一定要大范圍推廣，它是腰式和肩式安全帶的組合，起到限制乘客軀體前移和限制上身過度前傾的目的。

全背式安全帶是左右對(duì)稱的肩帶，保護(hù)效率最高，但作業(yè)人員操作不方便，一般用于比較危險(xiǎn)的游樂設(shè)施上。

圖1 安全帶形式

2）目前安全帶鎖扣形式有以下幾種，如圖2所示。通過圖2可分析出，前四種鎖扣乘客很容易自己打開，設(shè)備運(yùn)行過程中如游客特別緊張或兒童沒有安全意識(shí)時(shí)，可能無意識(shí)的碰觸到開鎖按鈕，安全帶就能打開，就起不到保護(hù)的作用。第五種相對(duì)比較可靠，必須要操作人員用專用工具才能打開鎖具。

圖2 安全帶帶扣(鎖扣)

●1.1.2 使用場(chǎng)合

安全帶常常單獨(dú)用于輕微搖擺或升降速度較慢沒有翻轉(zhuǎn)沒有被甩出危險(xiǎn)的游樂設(shè)施上，如常見的自控飛機(jī)、轉(zhuǎn)馬、架空游覽車等設(shè)備；安全帶作為輔助束縛裝置時(shí)，其可靠性既要考慮到按其獨(dú)立起作用設(shè)計(jì)，同時(shí)也要考慮到鎖扣不能輕易被打開，還能充分的把游客束縛在座位上。

●1.1.3 常見危險(xiǎn)

允許兒童乘客乘坐的設(shè)備，由于兒童對(duì)危險(xiǎn)性認(rèn)知不夠，好多行為不可控制，比如在乘坐自控飛機(jī)時(shí)，雖然系好了安全帶，但運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，兒童可能自行打開安全帶鎖扣或無意識(shí)的碰到鎖扣而打開，由于離心力的作用很容易被甩出，作業(yè)人員可加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理來提醒游客規(guī)避這樣的風(fēng)險(xiǎn)，但其也有麻痹大意的時(shí)候。

●1.1.4 建議

1）所以此類設(shè)備設(shè)計(jì)制造時(shí)建議設(shè)兒童專座，同時(shí)要求安全帶鎖扣不宜被兒童打開，通過安全帶本體的可靠性而不是通過管理來規(guī)避這樣的風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)時(shí)還得結(jié)合設(shè)備的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，設(shè)置的安全帶不但約束游客的不安全行為，同時(shí)還要把游客約束在一定的安全空間內(nèi)，在變加速度情況下，不至于使身體跟周邊物體發(fā)生碰撞，導(dǎo)致人員受傷。所以還得考慮安全帶的結(jié)構(gòu)形式（如1.1.1所述）及鎖扣形式。

2）GB 8408—2008《游樂設(shè)施安全規(guī)范》中關(guān)于如何選擇什么形式的安全帶以及安全帶帶扣形式?jīng)]有具體要求，在修訂時(shí)是否增加相關(guān)要求。

綜上，生產(chǎn)單位要根據(jù)設(shè)備運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、適應(yīng)對(duì)象選擇合適的安全帶形式和鎖具，既要滿足《游樂設(shè)施安全規(guī)范》的要求，同時(shí)又要以人為本，確保游客的安全。

1.2 擋桿

●1.2.1 使用場(chǎng)合

擋桿是一種簡(jiǎn)易的安全裝置，常用于不翻滾、沖擊不大的游樂設(shè)施中，例如部分自控飛機(jī)、海盜船、雙人飛天、搖頭飛椅等。擋桿既起阻擋乘客的不安全行為的作用，又可以當(dāng)扶手。結(jié)構(gòu)形式比較簡(jiǎn)單，如圖3所示。

圖3 擋桿

●1.2.2 常見危險(xiǎn)

擋桿由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鎖緊裝置乘客很容易打開，特別是旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，在運(yùn)行過程中或設(shè)備未停穩(wěn)時(shí)，乘客打開擋桿鎖緊裝置，很容易導(dǎo)致事故，國(guó)內(nèi)已發(fā)生多起此類事故，如搖頭飛椅、超級(jí)秋千等設(shè)備，所以設(shè)計(jì)制造時(shí)應(yīng)考慮游客不能輕易的打開鎖緊裝置，比如增加開鎖的難度或開鎖裝置乘客接觸不到。

●1.2.3 建議

GB 8408—2008《游樂設(shè)施安全規(guī)范》中關(guān)于擋桿的要求不多，但發(fā)生的事故較多，在標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)加強(qiáng)要求。

1.3 安全壓杠

●1.3.1 使用場(chǎng)合

對(duì)于運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生翻滾運(yùn)動(dòng)或沖擊比較大的運(yùn)動(dòng)的大型游樂設(shè)施，為了防止乘人脫離乘坐物，應(yīng)當(dāng)設(shè)置相應(yīng)型式的安全壓杠。

●1.3.2 結(jié)構(gòu)形式及安全分析

壓杠目前分護(hù)胸壓肩式、護(hù)腰式、壓腿式三種。

從圖1可以看出，三種不同激素在相同濃度下對(duì)金葉風(fēng)箱果扦插生根率的影響，在四種濃度下IBA的處理的插穗生根率均高于同濃度的NAA和ABT處理的插穗，NAA處理的插穗在50 mg/L、100 mg/L、150 mg/L的濃度處理下均高于ABT處理的插穗，只有在200 mg/L濃度處理下ABT處理的插穗生根率有較大提高，超過同濃度NAA處理的插穗。

1）護(hù)胸壓肩式安全壓杠。

如圖4所示，常用于座艙翻滾、顛倒及人體上拋的游樂設(shè)備，如過山車、垂直發(fā)射或自由落體穿梭機(jī)、翻滾類的高空攬?jiān)?、乘客?huì)倒懸的天旋地轉(zhuǎn)多自由度的游樂設(shè)備。一般此類設(shè)備離地面較高、運(yùn)動(dòng)慣性較大、乘客在游玩該類游藝機(jī)時(shí)有可能會(huì)脫離座位甩出艙外而受到意外傷害，為防止乘客脫離座位，就必須用護(hù)胸壓肩式安全壓杠強(qiáng)制乘客坐在座位上。游玩時(shí)，當(dāng)乘客身體欲往上抬離座位時(shí)，壓杠的擋肩部分將擋住肩膀；若身體要往前去，則壓杠的護(hù)胸部分又擋住胸口。這樣就將乘客限制在座位和靠背的很小活動(dòng)范圍內(nèi)，防止意外受傷。

護(hù)胸壓肩式安全壓杠的內(nèi)芯采用鋼管（棒）彎制而成，外面與人的肩膀和胸口以及臉頰接觸部位包裹較軟的橡膠或織物，這樣既保證了足夠的機(jī)械強(qiáng)度，又不至于挫傷乘客的身體。

目前市場(chǎng)上的游樂設(shè)備越來越追求刺激，設(shè)備多自由度運(yùn)轉(zhuǎn)，為了防止護(hù)胸壓肩式安全壓杠在使用過程中失效，大部分設(shè)備還加裝了輔助的安全保護(hù)裝置（如圖4所示），如兜襠安全帶、束腰安全帶、柔性束縛裝置等。有的壓杠前端還加裝了氣動(dòng)插銷鎖緊（如圖5所示），防止主鎖緊裝置失效，導(dǎo)致壓杠可自由打開，這樣有效的確保乘客的安全。

圖4 兜襠安全帶

沖擊較大或翻滾類的設(shè)備加設(shè)獨(dú)立安全帶時(shí)，要確保游客在座椅和安全壓杠間活動(dòng)空間限制在很小的范圍內(nèi)，防止活動(dòng)空間大了，由于沖擊的作用，來回跟壓杠、壓杠根部、坐席間發(fā)生碰撞，導(dǎo)致頭部、肩部、身體其他部位受傷，設(shè)備倒立時(shí)有的甚至出現(xiàn)從壓杠間隙內(nèi)甩出，所以根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)置合理的安全帶形式。對(duì)沖擊較大或翻滾類的設(shè)備在設(shè)置壓肩護(hù)胸安全壓杠的同時(shí)，建議設(shè)置如圖6所示的柔性束縛裝置，能充分將游客束縛在很小的活動(dòng)空間內(nèi)。

圖6 柔性束縛裝置

2）護(hù)腰式安全壓杠。

如圖7所示，常用在不翻滾的速度較快的設(shè)備上，比如摩托過山車、華夏飛碟等。優(yōu)點(diǎn)是腰部不能自由活動(dòng)，被充分約束。

圖7 護(hù)腰式壓杠

3）壓腿式安全壓杠。

主要用于不翻滾沖擊不大的游樂設(shè)施（如圖8、圖9所示），如慣性滑車、海盜船、美人魚等設(shè)備，壓杠壓在乘客的大腿根部，不讓乘客站起來離開座位，以免乘客甩出艙外。壓腿式壓杠也是由鋼管制成，外面包有橡膠或織物。

4）鎖緊方式。

以上壓杠常采用的鎖緊方式有液壓鎖緊、氣動(dòng)鎖緊、機(jī)械鎖緊，應(yīng)均要求乘客不能自行打開。

圖8 壓腿式安全壓杠

圖9 壓腿安全壓杠

液壓鎖緊一旦漏油，鎖緊裝置將會(huì)失效，導(dǎo)致壓杠不能把游客充分的約束在座位上。缺點(diǎn)是容易漏油，油缸活塞桿螺紋處容易變形、斷裂等。

氣動(dòng)鎖緊一般都要采用氣壓把鎖緊裝置打開，鎖緊狀態(tài)時(shí)氣路系統(tǒng)處于無氣狀態(tài)。

機(jī)械鎖緊常見的有齒條鎖緊、棘輪棘爪鎖緊等，比較可靠。

●1.3.3 建議

通過以上的安全分析以及近期國(guó)內(nèi)外發(fā)生的事故分析，建議修訂《游樂設(shè)施安全規(guī)范》時(shí)，對(duì)安全壓杠的可增加和補(bǔ)充以下要求：

乘坐物有翻滾動(dòng)作或沖擊較大的游樂設(shè)施，應(yīng)至少有兩套獨(dú)立的可靠的鎖緊裝置，其中至少有一套為機(jī)械鎖緊形式，確保鎖緊功能的安全。

安全壓杠鎖緊有連鎖控制時(shí)，壓緊未到位或連鎖裝置失效時(shí)，游樂設(shè)施應(yīng)不能起動(dòng)，且宜設(shè)提醒報(bào)警裝置。

安全壓杠鎖緊裝置為氣動(dòng)系統(tǒng)控制時(shí)，氣壓系統(tǒng)失效時(shí)應(yīng)處于鎖緊狀態(tài)。鎖定和釋放機(jī)構(gòu)可采用手動(dòng)或自動(dòng)控制方式。

鎖緊裝置釋放機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮操作人員便于接近、操作方便，并確保不能被乘客打開。

鎖緊裝置如操作人員需采用存儲(chǔ)能源手動(dòng)釋放時(shí)，應(yīng)使用專用的存儲(chǔ)能源裝置，如電池、蓄能器，液壓或氣動(dòng)。

2 人體束縛裝置選擇原則

通過以上的人體束縛裝置安全分析，結(jié)合ASTM F2291-13 《游樂設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)慣例》中關(guān)于五個(gè)理論加速度區(qū)域設(shè)置不同人體束縛裝置的相關(guān)要求，設(shè)計(jì)制造時(shí)可參照其相關(guān)要求，并依據(jù)設(shè)備的性能、運(yùn)行方式、速度及其結(jié)構(gòu)的不同，以及成人或兒童乘客的身體特征，設(shè)置相應(yīng)形式的人體束縛裝置。

筆者結(jié)合《游樂設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)慣例》中理論加速度區(qū)域（見圖10），制定束縛物選擇準(zhǔn)則（見表1），根據(jù)每個(gè)加速度區(qū)域的特點(diǎn)分別選擇對(duì)應(yīng)等級(jí)的束縛物，束縛物可組合使用。

圖10 理論加速度區(qū)域

表1 束縛裝置準(zhǔn)則

類型 不同要求 1級(jí)2級(jí)3級(jí)4級(jí)5級(jí)5級(jí)冗余3.束縛裝置只應(yīng)自動(dòng)鎖緊。 ＊ ＊4.只允許操作人員手動(dòng)或自動(dòng)鎖緊束縛裝置。鎖緊類型＊1.乘客或操作人員均可釋放束縛裝置。 ＊2.乘客可手動(dòng)釋放束縛裝置，或者操作人員可手動(dòng)或自動(dòng)釋放束縛裝置。 ＊釋放類型3.只允許操作人員手動(dòng)或自動(dòng)釋放束縛裝置。＊＊＊1.不要求外部指示。 ＊2.不要求外部指示，但應(yīng)對(duì)束縛裝置本身進(jìn)行目視檢查。＊3.不要求外部指示，對(duì)束縛裝置本身進(jìn)行目視檢查，另外要求操作人員在每個(gè)運(yùn)行周期對(duì)束縛裝置是否鎖緊進(jìn)行目視或人工檢查。＊＊外部指示4.對(duì)束縛裝置本身進(jìn)行目視檢查，另外要求操作人員在每個(gè)運(yùn)行周期對(duì)束縛裝置是否鎖緊進(jìn)行目視或人工檢查。要求外部指示。發(fā)現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)使設(shè)備無法啟動(dòng)或終止運(yùn)行。對(duì)束縛裝置本身進(jìn)行目視檢查，另外要求操作人員在每個(gè)運(yùn)行周期對(duì)束縛裝置是否鎖緊進(jìn)行目視或人工檢查。＊鎖緊和釋放的方式 1.手動(dòng)或自動(dòng)控制鎖緊和釋放。 ＊ ＊ ＊ ＊ ＊1.不要求冗余。 ＊＊ ＊2.鎖緊裝置應(yīng)有冗余。 ＊＊3.不要求冗余，5級(jí)冗余束縛裝置的鎖緊和釋放應(yīng)獨(dú)立于5級(jí)束縛裝置。 ＊鎖緊裝置的冗余束縛裝置的配置 1.兩套獨(dú)立安全束縛裝置。 ＊ ＊

大型游樂設(shè)施設(shè)計(jì)制造時(shí)可參照以上準(zhǔn)則，但可在此基礎(chǔ)上從嚴(yán)要求，根據(jù)設(shè)計(jì)可能要求一個(gè)更高級(jí)別的約束物裝置或鎖緊裝置。比如允許兒童乘坐設(shè)備的安全帶，其帶扣鎖緊盡量采用乘客自己不宜打開的裝置，防止游客私自打開的不安全行為。

在設(shè)計(jì)約束物系統(tǒng)時(shí)還要考慮一些特殊狀況，包括：

1）加速周期和大?。?/p>

2）風(fēng)載；

3）乘客的一些特殊狀態(tài)，如顛倒等；

4）側(cè)面的加速度，如持續(xù)的側(cè)面加速度大于或等于0.5g時(shí)，座位、靠背、靠頭、護(hù)墊、約束物的設(shè)計(jì)應(yīng)作特殊考慮；

5）安全空間。

3 總結(jié)

大型游樂設(shè)施好多事故是由于游客的不安全行為導(dǎo)致的，目前部分廠家設(shè)計(jì)制造的時(shí)候?qū)θ梭w束縛裝置沒有進(jìn)行有效的安全分析，沒有充分的識(shí)別危險(xiǎn)源，導(dǎo)致部分隱患遺留下來，不能從本體上有效地消除，所以要合理選擇人體束縛裝置和其鎖緊型式，通過束縛裝置本體的可靠性來約束和控制游客的不安全行為。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)建議完善人體束縛裝置的要求，參照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)制定人體束縛裝置選擇準(zhǔn)則，引導(dǎo)設(shè)計(jì)制造單位重視束縛裝置本體的可靠性，提高本質(zhì)安全。

[1] 李向東．大型游樂設(shè)施安全技術(shù)[M]．北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010：453．

[2] 大型游樂設(shè)施安全監(jiān)察規(guī)定[S].

[3] GB 8408—2008 游樂設(shè)施安全規(guī)范[S].

[4] ASTM F2291—13 游樂設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)慣例[S].

Thinking about the Human Bondage Device in Amusement Facilities

Zhang Xindong
(Jiangsu province special equipment safety supervision inspection institute Nanjing 210036)

The reliability and efficiency of human bondage device in amusement facilities involves the personal safety of passengers directly. This paper analyzes common function and applications of all kinds of human bondage device at home and abroad in amusement facilities, puts forward recommendation on the reasonable human bondage device choosing for designing and manufacturing, and suggests to complete relevant requirements in amusement equipment standards revision, to restrain the design and manufacture of bondage device and improve the intrinsically safe.

Amusement facilities Human bondage device Thinking

X941

B

1673-257X(2017)05-0009-05

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.05.003

張新東(1977～)，男，本科，高級(jí)工程師，從事游樂設(shè)施檢驗(yàn)檢測(cè)工作。

張新東，E-mail: zhangxd22@sohu.com。

2016-08-10）