文/張宇光

極限開關是大型游樂設施中的重要安全裝置，主要是為了防止大型游樂設施某部分的運動超過極限位置而引發(fā)事故或傷害事件。當游樂設施某部分運動達到極限位置時，它會自動作用，停止或限制游樂設施某部分運動，從而保障游樂設施的安全運營。

一、標準中關于極限開關的要求

1.極限開關

極限開關有接觸式和非接觸式兩種。接觸式的常見形式為行程開關，非接觸式的常見形式為光電開關和接近開關。行程開關是一種常用的小電流主令電器，利用機械運動部件的碰撞使觸頭動作，以此實現(xiàn)接通或分段控制電路，達到一定的控制目的。光電開關是一種常見的傳感器，它將輸入電流在發(fā)射器上轉換為光信號射出，利用被檢測物對光束的遮擋或反射，讓接收器根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。接近開關又稱無觸點接近開關，當金屬檢測體接近開關的感應區(qū)域，該開關就能無接觸、無壓力、無火花，且迅速發(fā)出電氣指令，準確反映出運動機構的位置和行程。

2.標準要求

極限開關是大型游樂設施中的重要安全裝置，應用范圍較廣?！洞笮陀螛吩O施安全規(guī)范》（GB 8408–2018）第6.9.3.1 條對極限開關的要求為：“游樂設施在運行中超過預定位置有可能發(fā)生危險時（如油缸或氣缸的終點、繞固定軸轉動的升降臂、繞固定軸擺動的構件、行程終點位置等），應設置限位裝置，阻止其向不安全方向運行。必要時加裝能切斷總電源的極限開關?！?限位裝置的設置，能在游樂設施某部分運動達到限定位置時有限位功能；極限開關的設置，能在游樂設施某部分運動達到極限位置時有限位功能。在正常情況下，當游樂設施某部分運動達到限定位置時，限位裝置會自動作用，停止或限制該部分運動，不會使其運動至極限位置。限位裝置故障、控制系統(tǒng)故障等問題的出現(xiàn)，可能會導致游樂設施某部分運動達到限定位置處后限位功能失效，該部分會繼續(xù)向不安全方向運動。當該部分運動達到極限位置時，極限開關會自動作用，切斷總電源，停止或限制該部分運動。

二、大型游樂設施中極限開關標準要求的探討

通過設置極限開關，使游樂設施某部分運動達到極限位置處時具有限位功能，是對游樂設施限位功能失效情況下的保護措施。由于極限開關與限位裝置的應用場合不同，在設置和作用等方面應與限位裝置也有所不同。本文從極限開關的設置、作用和維護保養(yǎng)等3 個方面，就大型游樂設施中極限開關的應用進行以下探討。

1.設置

① 必要性

根據(jù)GB 8408–2018 第6.9.3.1 條對極限開關的要求，游樂設施在運行中超過預定位置有可能發(fā)生危險時應設置限位裝置，阻止其向不安全方向運行，必要時加裝能切斷總電源的極限開關。該標準對什么情況屬于必要時加裝極限開關并沒有更明確的規(guī)定，游樂設施生產(chǎn)企業(yè)必需按照對應的大型游樂設施的分項標準要求，并對設備的結構、運動形式、危險性等進行具體分析，綜合判斷是否需要加裝極限開關。

比如，對于飛行塔類游樂設施的典型設備“颶風飛椅”“青蛙跳”來說，游樂設施在運行中某部分運動達到油缸或氣缸的終點這一預定位置時，有可能發(fā)生危險，因此此處應設置限位裝置，使該部分運動達到限定位置處時有限位功能。對于是否需要加裝極限開關，與之對應的大型游樂設施分項標準《飛行塔類游樂設施通用技術條件》（GB/T 18161–2020）并未明確規(guī)定。再對“颶風飛椅”“青蛙跳”設備的結構、運動形式和危險性等進行具體分析，如果游樂設施某部分運動達到油缸或氣缸終點這一預定位置時，會對乘客造成較大沖擊，甚至可能破壞設備整體結構，進而導致乘客或座艙跌落，造成嚴重事故。因此，為了更可靠地保障游樂設施的安全運營，目前“颶風飛椅”“青蛙跳”設備一般都在極限位置處設有極限開關，使游樂設施某部分運動達到極限位置處時有限位功能，作為限位功能失效情況下的保護措施。

又如，對于自控飛機類游樂設施的典型設備“自控飛機”來說，游樂設施在運行中超過乘人裝置升降支承臂下方油缸或氣缸的終點這一預定位置時有可能發(fā)生危險，因此應設置限位裝置，使游樂設施乘人裝置升降支承臂運動達到限定位置處有限位功能。對于是否需要加裝極限開關，與之對應的大型游樂設施分項標準《自控飛機類游樂設施通用技術條件》（GB/T 18163–2020）第5.4.10條有如下規(guī)定：“電子類的限速、限位、極限位裝置控制功能應靈敏可靠，限位開關失效后可能造成風險的，應設置冗余的限位措施?！?該條款提到了極限位裝置控制功能應靈敏可靠，而目前“自控飛機”一般只設置了一個限位裝置，使游樂設施乘人裝置升降支承臂運動達到限定位置處有限位功能。本文建議游樂設施生產(chǎn)企業(yè)應對設備的結構、運動形式和危險性等方面進行具體分析，探討在“自控飛機”中加裝極限開關的必要性和可行性。

② 位置

限位裝置的設置，使游樂設施某部分運動達到限定位置處有限位功能；極限開關的設置，使游樂設施某部分運動達到極限位置處有限位功能。比如，“颶風飛椅”的轉傘是位于飛椅頂部的盤狀旋轉構件，在盤體底面的不同半徑上懸吊著座椅。支撐系統(tǒng)是轉傘的支撐和運動導向部件，主要由立柱軌道、導輪裝置和液壓油缸等組成。立柱軌道通常為箱形結構，由型鋼或鋼板焊接成形（見圖1）。液壓油缸用于帶動導輪裝置上下運動，導輪裝置由油缸頂起并沿立柱軌道運動。支撐系統(tǒng)用以保證相關的相對位置，支持上部設備的安全運轉。為確保支撐系統(tǒng)運動不超過預定位置，“颶風飛椅”的轉傘上方相應位置被安裝了限位裝置和極限開關（見圖2）。限位裝置和極限開關都采用行程開關。在油缸頂升作用下，導輪裝置沿著立柱軌道運動向上運動，帶動轉傘（包括轉傘上方的限位開關和極限開關）向上運動，到達圖2所示立柱軌道頂部處。在正常情況下，當限位裝置所采用的行程開關觸碰到軌道頂部鋼結構處后動作，油缸停止頂升，此時“颶風飛椅”的轉傘和支撐系統(tǒng)達到限定位置；若“颶風飛椅”的轉傘和支撐系統(tǒng)達到限定位置時，若限位功能失效，油缸會繼續(xù)頂升，使“颶風飛椅”的轉傘和支撐系統(tǒng)向上運動，直到極限開關觸碰到軌道頂部鋼結構處，極限開關動作，切斷總電源，油缸停止頂升，此時，“颶風飛椅”的轉傘和支撐系統(tǒng)達到極限位置。游樂設施生產(chǎn)企業(yè)應根據(jù)設備具體情況，合理安排極限開關設置的位置，使限定位置和極限位置之間錯開一小段距離，并確保游樂設施在運行中不會出現(xiàn)某部分超過預定位置（超過該位置有可能發(fā)生危險）的情況。

圖1 立柱軌道

圖2 限位裝置和極限開關

2.作用

按 照GB 8408–2018 第6.9.3.1 條 對 極 限 開 關的要求，極限開關的一個基本作用是切斷特定運動部件的動力電源,使游樂設施某部分停止向不安全方向運動。由于在游樂設施限定位置處已設置了限位裝置，在正常情況下，當游樂設施某部分運動達到限定位置時，限位裝置會自動作用，停止或限制該部分運動，該部分是不會達到極限位置的。因此，當該部分運動達到極限位置使極限開關自動作用時，相關安全管理人員除了應切斷總電源，使游樂設施某部分停止向不安全方向運動外，還應使游樂設施自動進入故障模式，只有當故障排除后，才能由相關安全管理人員使設備進入正常運行模式。

3.維護保養(yǎng)

極限開關是大型游樂設施中的重要安全裝置，游樂設施運營使用企業(yè)應重視極限開關的維護保養(yǎng)工作。由于在正常情況下，游樂設施某部分是不會運動至極限位置處并使極限開關動作的。因此，游樂設施運營使用企業(yè)應按使用維護說明書的要求，定期檢查極限開關，確定極限開關是否有效可靠。同時，游樂設施生產(chǎn)企業(yè)在選擇極限開關設置位置時，應在確保游樂設施某部分運動達到極限位置處有限位功能的前提下，盡量設置在維護保養(yǎng)人員易達之處，便于他們對極限開關進行檢查，提高極限開關的可維護性。

比如，“青蛙跳”設備的座艙由鋼絲繩吊掛連接，設備的后部安裝有液壓缸。液壓缸動作后，通過連接板將設備后部的鋼絲繩向下拉，鋼絲繩通過設備頂部的定滑輪拉動設備前部的座艙往上提。為保障設備安全運行，相關安全管理人員需對設備座艙的運動進行限制，即在設備前部頂端設置限位裝置。該設置采用光電開關（見圖3），當座艙運動到該位置處，光電開關動作，油缸停止動作，座艙停止運動，此時座艙達到限定位置，設備后部連接板在圖4 位置，還沒有觸碰到極限開關。若座艙運動到限定位置時，限位功能失效，設備前部的座艙會繼續(xù)向上運動，與此同時設備后部的連接板會繼續(xù)向下運動直至觸碰到極限開關，極限開關動作，切斷總電源，油缸停止動作，座艙停止運動，此時座艙達到極限位置。極限開關設置在設備后部下方處，既能滿足座艙運動達到極限位置處有限位功能的要求，同時方便維護保養(yǎng)人員到達，便于他們對極限開關進行檢查，提高了極限開關的可維護性。

圖3 限位裝置

圖4 極限開關

三、結束語

極限開關是大型游樂設施中的重要安全裝置。本文從極限開關的設置、作用和維護保養(yǎng)等方面進行探討，希望游樂設施生產(chǎn)企業(yè)對設備的結構、運動形式、危險性等方面進行具體分析，對極限開關設計進行優(yōu)化，進一步保障游樂設施安全運營；同時在修訂游樂設施相關標準時，對極限開關設置、作用、維護保養(yǎng)等方面提出更為詳細全面的規(guī)定。