潘樹偉 陳亞文

（湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院 長(zhǎng)沙 410003）

隨著大型游樂(lè)設(shè)施數(shù)量的大幅增加,游樂(lè)設(shè)施故障也越來(lái)越受到人們關(guān)注,游樂(lè)設(shè)施故障發(fā)生的原因各種各樣,但產(chǎn)生的危害多影響乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全,因此在游樂(lè)設(shè)施事故發(fā)生之后,公眾往往想知道是什么原因?qū)е铝嗽O(shè)備事故,而游樂(lè)設(shè)施的事故調(diào)查鑒定也往往是業(yè)內(nèi)的一個(gè)難題,下面筆者通過(guò)一起典型的游樂(lè)設(shè)施事故調(diào)查分析對(duì)游樂(lè)設(shè)施事故調(diào)查鑒定做一簡(jiǎn)單介紹。

1 游樂(lè)設(shè)施事故基本情況

2021年2月23日上午,湖南某游樂(lè)場(chǎng)一臺(tái)名為“激情跳躍”的大型游樂(lè)設(shè)施發(fā)生了一起在進(jìn)客時(shí)段中,游客準(zhǔn)備落座時(shí),單個(gè)座位起身臂突然彈起多次,導(dǎo)致3名游客從設(shè)備上跌落的事件。

2 游樂(lè)設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)情況及驗(yàn)證檢測(cè)

該游樂(lè)設(shè)施由電機(jī)驅(qū)動(dòng),采用皮帶傳動(dòng)至減速機(jī),后經(jīng)減速機(jī)齒輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)支承,從而使固定在回轉(zhuǎn)支承上的旋轉(zhuǎn)部分進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主梁一端安裝在旋轉(zhuǎn)支架體上,下部連接升降汽缸,座椅安裝在升降臂的另一端。升降臂的升降運(yùn)動(dòng)由汽缸活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。壓縮機(jī)輸出的壓縮空氣經(jīng)冷干機(jī)和過(guò)濾器進(jìn)入儲(chǔ)氣罐,儲(chǔ)氣罐輸出的壓縮空氣經(jīng)調(diào)壓閥和油霧器處理后進(jìn)入各升降臂的氣動(dòng)單元。設(shè)施共設(shè)有12組乘客座椅,每組座椅對(duì)應(yīng)1個(gè)升降臂,12個(gè)升降臂的升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了電磁閥+角座閥控制形式。電磁閥為兩位五通電磁閥,氣動(dòng)角座閥為單作用式常閉型,且其氣路的通斷由電磁閥控制,即電磁閥控制角座閥的開啟或閉合,通過(guò)主氣路通斷控制氣缸進(jìn)氣與排氣來(lái)實(shí)現(xiàn)升降臂升降。進(jìn)氣電磁閥得電開啟角座閥后,壓縮空氣進(jìn)入汽缸下部,使升降臂起升；放氣電磁閥控制角座閥,通過(guò)角座閥排除空氣,使升降臂下降。依靠氣缸行程傳感器來(lái)控制升降臂上升和下降高度,促使電磁閥控制進(jìn)氣與排氣,使升降臂完成程序規(guī)定的彈跳運(yùn)動(dòng)。

游樂(lè)設(shè)施座椅升降臂在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中包含3種工況,技術(shù)組通過(guò)模擬事件發(fā)生時(shí)的現(xiàn)實(shí)情況,單獨(dú)對(duì)2號(hào)升降臂（事故臂）進(jìn)行了3種工況下的彈跳動(dòng)作試驗(yàn),具體內(nèi)容如下：

1）通過(guò)手動(dòng)操作電磁閥開啟進(jìn)氣閥,進(jìn)行角座閥機(jī)械密封故障試驗(yàn),模擬和驗(yàn)證升降臂彈跳動(dòng)作情況；

2）采用24 V直流電源裝置進(jìn)行電磁閥持續(xù)通電狀態(tài)試驗(yàn),模擬和驗(yàn)證升降臂彈跳情況；

3）采用24 V直流電源裝置進(jìn)行電磁閥持續(xù)通-斷-通狀態(tài)（2～3 s/次）試驗(yàn),模擬和驗(yàn)證升降臂彈跳情況。為安全起見(jiàn)和盡可能模擬游客跌落事件狀態(tài),本次試驗(yàn)用4袋捆扎好的沙包代替乘員（共100 kg,約合1個(gè)成年人+2個(gè)小孩的質(zhì)量）,沙包用安全帶系好,安全壓杠處于全打開狀態(tài),見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 模擬試驗(yàn)

圖2 模擬試驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)果顯示：工況3）試驗(yàn)結(jié)果非常接近設(shè)備故障時(shí)的狀態(tài),電磁閥得電后,升降臂急速?gòu)椘鸩⒖焖賮?lái)回彈跳、滿行程往返,經(jīng)過(guò)數(shù)輪上下反復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)后,操作員閉合試驗(yàn)按鈕（模擬按壓急停開關(guān)）后,升降臂小幅震蕩數(shù)次后停在半空中約1.5 m高度處。工況1）和工況2）試驗(yàn)結(jié)果與游客跌落事件狀態(tài)情況差異很大,其中工況1）升降臂起落動(dòng)作較慢,行程較短,彈跳時(shí)升降臂降落時(shí)未回到初始位置；工況2）升降臂起落動(dòng)作較快,但行程短,在中途即返回進(jìn)行彈跳。

3 檢測(cè)情況

1）技術(shù)組在制造企業(yè)派出的技術(shù)人員配合下,進(jìn)行了2號(hào)升降臂氣壓升降系統(tǒng)的空氣濾清器、角座閥、電磁閥的拆檢,比較了2號(hào)和3號(hào)角座閥機(jī)械密封情況。2號(hào)空氣濾清器內(nèi)網(wǎng)存在黑色的細(xì)小顆粒狀雜質(zhì)物體,見(jiàn)圖3。2號(hào)角座閥活塞桿頂面（頂面為氣缸進(jìn)氣的密封面,白色,材料為聚四氟乙烯；頂桿頭材料為S304）未見(jiàn)明顯變形,經(jīng)酒精清洗后檢查發(fā)現(xiàn)密封面存在臺(tái)階狀的環(huán)形磨損痕跡,對(duì)應(yīng)的閥座內(nèi)環(huán)配合面檢查未見(jiàn)明顯異常,見(jiàn)圖4、圖5。對(duì)比3號(hào)角座閥此處環(huán)形痕跡較輕,見(jiàn)圖5；制造企業(yè)提供的庫(kù)存角座閥照片顯示其頂桿部位平整,表面無(wú)環(huán)形圈狀。2號(hào)電磁閥外觀檢查無(wú)異常。

圖3 氣路雜質(zhì)收集

圖4 內(nèi)環(huán)配合面無(wú)磨損

圖5 密封面磨損對(duì)比

拆檢表明2號(hào)升降臂氣動(dòng)角座閥在氣路系統(tǒng)中雜質(zhì)顆粒物的反復(fù)作用下存在一定程度的磨損,機(jī)械密封性能已下降,工作時(shí)存在漏氣和導(dǎo)致氣缸微動(dòng)的可能。也印證了監(jiān)控視頻中事件發(fā)生時(shí),游客單腳剛登上座艙時(shí)升降臂就出現(xiàn)了明顯的微動(dòng)（向上輕抬）起臂現(xiàn)象。

2）分別進(jìn)行了操作箱控制板的電氣檢測(cè)、安全壓杠聯(lián)鎖檢測(cè)等相關(guān)試驗(yàn)。

（1）操作室電氣控制系統(tǒng)檢查。經(jīng)查閱制造企業(yè)提供的圖紙,確認(rèn)該設(shè)備實(shí)際采用了單片機(jī)+繼電器輸出控制方式。主板控制器（以下統(tǒng)稱上位機(jī)）通過(guò)屏蔽電纜與觸摸屏通訊連接。主板控制器右邊有2組繼電器（機(jī)械觸點(diǎn)型）,分別給回轉(zhuǎn)變頻器和12個(gè)升降臂控制單元（以下統(tǒng)稱分控單元）提供電源,見(jiàn)圖6、圖7。

圖6 主板控制器通訊連接電纜

圖7 主板控制器

（2）經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),確認(rèn)上位機(jī)與分控單元的通信線路中兩終端電阻配置符合國(guó)標(biāo)[1]要求,阻值為120 Ω,經(jīng)測(cè)量阻值并未發(fā)生變化；通信線路中有1段（為黃紅色雙絞線）未采用專用屏蔽線。

（3）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)12排座位的安全壓桿進(jìn)行感應(yīng)裝置檢測(cè)和試驗(yàn)。經(jīng)逐個(gè)測(cè)試,座位開關(guān)的控制線路符合安全要求[2],座位壓桿氣動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)功能正常。

（4）控制單元接地檢測(cè)情況：用萬(wàn)用表檢測(cè)上位機(jī)電源單元的接地良好；分控單元的接地保護(hù)通過(guò)金屬外殼與整體金屬結(jié)構(gòu)接地,未采用獨(dú)立屏蔽接地線[3]。

（5）停機(jī)狀態(tài)下發(fā)現(xiàn)分控單元意外帶電,旋即檢測(cè)了主控柜供電的OUT6繼電器（見(jiàn)圖8）,發(fā)現(xiàn)其中1組常開觸點(diǎn)存在粘連現(xiàn)象,用萬(wàn)用表檢測(cè)顯示為導(dǎo)通狀態(tài)?，F(xiàn)場(chǎng)部件見(jiàn)圖9。

圖8 OUT6繼電器

圖9 繼電器常開觸點(diǎn)粘連

4 游樂(lè)設(shè)施事故分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)、關(guān)鍵元件的運(yùn)動(dòng)分析和圖紙資料的分析,技術(shù)組認(rèn)為2號(hào)升降臂產(chǎn)生彈跳動(dòng)作必定是角座閥開啟,氣體進(jìn)入氣缸引發(fā)。有2種可能：進(jìn)氣電磁閥因機(jī)械故障卡住,角座閥機(jī)械密封完全失效,高壓氣體進(jìn)入氣缸無(wú)桿腔使得升降臂產(chǎn)生失控動(dòng)作；電磁閥非正常得電啟動(dòng),氣體進(jìn)入角座閥,推動(dòng)角座閥的閥桿動(dòng)作,高壓氣體進(jìn)入氣缸無(wú)桿腔使得升降臂產(chǎn)生失控動(dòng)作。

1）現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)表明,2號(hào)角座閥密封面雖有一定程度的磨損,密封性能有所下降,但經(jīng)運(yùn)行試驗(yàn)和拆檢驗(yàn)證了角座閥機(jī)械密封并未完全失效,其工作狀態(tài)基本正常。經(jīng)對(duì)升降臂3種模擬動(dòng)作試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)和分析,排除此故障引發(fā)升降臂產(chǎn)生失控動(dòng)作的可能。

2）經(jīng)查看上一輪運(yùn)行監(jiān)控視頻,確認(rèn)2號(hào)臂位置傳感器輸出信號(hào)存在異常,即起臂動(dòng)作不正常時(shí),傳感器信號(hào)未正常通過(guò)分控單元反饋至上位機(jī),程序未發(fā)出中斷運(yùn)行指令信號(hào),程序未執(zhí)行停機(jī)保護(hù)。

通過(guò)分析電氣原理圖和單片機(jī)C語(yǔ)言程序,確認(rèn)程序在完成某一次預(yù)選模式后,分控單元應(yīng)自動(dòng)切斷其供電電源。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),停機(jī)狀態(tài)下分控單元供電并未有效切斷。經(jīng)查明是主控制柜內(nèi)繼電器機(jī)械觸點(diǎn)發(fā)生粘連所致。在繼電器未通電情況下用萬(wàn)用表檢測(cè),其一組常開觸點(diǎn)一直處于連通狀態(tài),此觸點(diǎn)連通相當(dāng)于繼電器通電輸出,致使分控單元始終得電,不能使分控單元完成一次預(yù)選模式后,自動(dòng)切斷其分控單元電源進(jìn)行程序復(fù)位。

5 糾正及預(yù)防措施

1）建議變頻器、升降臂控制單元供電繼電器觸點(diǎn)線路中采用保護(hù)電路,防止斷電時(shí)造成繼電器觸點(diǎn)因拉弧燒蝕而出現(xiàn)意外粘連的故障發(fā)生。

2）主控制柜中輸出OUT6繼電器,建議增加斷電監(jiān)測(cè)信號(hào),防止每次動(dòng)作完成后未執(zhí)行程序復(fù)位而產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)。

3）運(yùn)營(yíng)使用單位安全檢查應(yīng)到位；維護(hù)保養(yǎng)人員應(yīng)按照相關(guān)法律法規(guī)[4]和設(shè)備使用說(shuō)明書中的要求對(duì)設(shè)備進(jìn)行日常檢查和維護(hù)保養(yǎng),及時(shí)消除故障,防止“帶病”運(yùn)行。

4）應(yīng)加強(qiáng)大型游樂(lè)設(shè)施安全管理與作業(yè)人員的安全教育和培訓(xùn)工作,提高其操作技能和預(yù)防與處理突發(fā)事故的能力。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)該起事故分析給出如下建議：游樂(lè)設(shè)施使用管理和維護(hù)保養(yǎng)單位應(yīng)嚴(yán)格按照GB 8408—2018《大型游樂(lè)設(shè)施安全規(guī)范》[5]的要求進(jìn)行安全管理和維保工作,特別是要制定合理的游樂(lè)設(shè)施維保檢查計(jì)劃,有針對(duì)性地加強(qiáng)對(duì)繼電器、接地保護(hù)等電氣的檢查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除隱患。