馬良才

（河北中冶冶金設(shè)備制造有限公司,河北 沙河 054100）

過(guò)山車的高度設(shè)計(jì)研究

馬良才

（河北中冶冶金設(shè)備制造有限公司,河北 沙河 054100）

在游樂(lè)場(chǎng)中，過(guò)山車十分常見(jiàn)，過(guò)山車屬于刺激而又驚險(xiǎn)的游戲項(xiàng)目。在過(guò)山車高速行駛的過(guò)程中，已經(jīng)過(guò)山車不斷翻滾的過(guò)程中，人們會(huì)提心吊膽。在過(guò)山車整個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中，其設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、施工環(huán)節(jié)、試驗(yàn)環(huán)節(jié)等都十分重要，尤其是過(guò)山車的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。過(guò)山車的設(shè)計(jì)決定了過(guò)山車整體工程的質(zhì)量，更關(guān)系到過(guò)山車的安全，在過(guò)山車項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程中，過(guò)山車的高度設(shè)計(jì)至關(guān)重要，恰當(dāng)?shù)母叨仍O(shè)計(jì)不僅能夠使人們感受到刺激和驚險(xiǎn)，還可以有效保障人們的安全。

過(guò)山車；高度設(shè)計(jì)；高度落差；臨界速度；注意事項(xiàng)

1885年1月20日，美國(guó)紐約康尼島上的第一輛全環(huán)過(guò)山車實(shí)施對(duì)外開放，自從1885年至今，過(guò)山車作為一種刺激的游戲項(xiàng)目，深受年輕人群喜愛(ài)。伴隨著過(guò)山車技術(shù)的不斷成熟，過(guò)山車速度越來(lái)越快，其高度越來(lái)越高，彎度也越來(lái)越大，玩家也因此而感受到了越來(lái)越大的刺激。伴隨著過(guò)山車的高速運(yùn)行，人們坐在上面，不斷尖叫，過(guò)山車已經(jīng)成為了人們減壓、放松、發(fā)泄的方式。下面筆者就對(duì)過(guò)山車的高度設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和探討。

1 過(guò)山車的高度設(shè)計(jì)

近些年來(lái)，越來(lái)越多的人們更加青睞過(guò)山車游戲，也有越來(lái)越多的游戲場(chǎng)所建設(shè)過(guò)山車，在過(guò)山車建設(shè)和使用的過(guò)程中，必須要有正確的過(guò)山車高度。恰到好處的過(guò)山車高度不僅可以給人們帶來(lái)刺激的感覺(jué)，更可以保障人們的安全。

將乘坐過(guò)山車的人的質(zhì)量設(shè)置為M，過(guò)山車啟動(dòng)時(shí)初速度設(shè)置為V0，在過(guò)山車運(yùn)行過(guò)程中，能夠達(dá)到最高圓軌道半徑設(shè)置為R，過(guò)山車的車廂對(duì)于人的壓力設(shè)置成為FN，而過(guò)山車在最高點(diǎn)的速度設(shè)置成為V。通過(guò)運(yùn)用牛頓第二定律，我們可以得出，想要保證過(guò)山車在經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)的時(shí)候，不會(huì)落下，必須要保證，也就是。假定過(guò)山車在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能夠守恒，那么，過(guò)山車在最低點(diǎn)時(shí)候的速度V′，=VO，這個(gè)時(shí)候，MV2/R=FN-Mg，由此得出FN=MV2/R+Mg。以上結(jié)果均在把過(guò)山車看成質(zhì)點(diǎn)這樣的理想情況之下而得出。但是，在實(shí)際情況中，過(guò)山車擁有一定的長(zhǎng)度，可以將過(guò)山車質(zhì)量中心看成長(zhǎng)度中心。因此，在過(guò)山車運(yùn)行的過(guò)程中，不僅會(huì)受到重力以及過(guò)山車軌道所提供的彈力，還會(huì)受到過(guò)山車兩側(cè)車廂提供的彈力，所以，過(guò)山車在運(yùn)行過(guò)程中，還會(huì)產(chǎn)生加速度，加速度沿著切線的方向。在我們的日常生活過(guò)程中，我們均知道，過(guò)山車在啟動(dòng)的時(shí)候，其初速度會(huì)達(dá)到180km/h，也就是VO=50m/s，將正常人體重視為m=50kg，一個(gè)人的背部所能夠承受最大的壓力大約為3000N，通過(guò)一定的計(jì)算，我們可以提出，通常情況下，過(guò)山車高度在71.4～100m之間。

通過(guò)以上計(jì)算，啟動(dòng)速度作為180km/h的過(guò)山車，為了保證過(guò)山車自身以及過(guò)山車上乘客的安全，過(guò)山車高度的落差要在71.4～100m之間，這個(gè)結(jié)論和我們?nèi)粘＝?jīng)驗(yàn)相互符合。并且，通過(guò)以上計(jì)算，過(guò)山車最大高度和過(guò)山車速度V密切聯(lián)系，因此，如果我們想要建造出具有更大落差高度的過(guò)山車，就必須要將過(guò)山車啟動(dòng)速度提升，以便達(dá)到相應(yīng)的目的。但是，與此同時(shí)，還要對(duì)過(guò)山車軌道材料所具有的承受能力進(jìn)行充分考慮，還要綜合考慮過(guò)山車在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所產(chǎn)生的能量損失。

2 乘坐過(guò)山車過(guò)程中的注意事項(xiàng)

因?yàn)檫^(guò)山車需要在軌道上面進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)，在乘客乘坐過(guò)山車之前，要將身上容易脫落的物品取下來(lái)。在乘客乘坐過(guò)山車的時(shí)候，必須要將保護(hù)裝置系好，在國(guó)內(nèi)外的游樂(lè)場(chǎng)中，均發(fā)生過(guò)與之相關(guān)的安全事故。保護(hù)裝置的作用就在于，當(dāng)過(guò)山車在半空里被卡住的時(shí)候，保護(hù)裝置可以提供充足支撐，進(jìn)而保護(hù)人們的安全。此外，保護(hù)裝置還可以保證在過(guò)山車高速轉(zhuǎn)彎的過(guò)程中，人體很好地固定在過(guò)山車?yán)?，有效防止人體被過(guò)山車甩出去。乘客在乘坐過(guò)山車的過(guò)程中，要面向前方，這樣能夠有效避免損害乘客的耳部。國(guó)外便出現(xiàn)過(guò)乘客乘坐過(guò)山車導(dǎo)致乘客耳部受損的情況，通過(guò)調(diào)查和證實(shí)，乘客在乘坐過(guò)山車的過(guò)程中，與自己左邊同伴說(shuō)話，導(dǎo)致強(qiáng)風(fēng)直接灌入到乘客右耳中，由于氣壓十分強(qiáng)大，導(dǎo)致乘客短暫失聰、耳膜發(fā)炎以及耳道腫大。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，過(guò)山車作為一項(xiàng)刺激和驚險(xiǎn)的游戲，深受年輕人們的喜愛(ài)。但是，在過(guò)山車運(yùn)行的過(guò)程中，仍然會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，這些問(wèn)題不僅危害了人們的身體健康，更埋下了安全隱患。想要有效避免出現(xiàn)安全事故，必須要對(duì)過(guò)山車的高度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)山車高度的時(shí)候，要結(jié)合過(guò)山車建設(shè)的地區(qū)實(shí)際情況，結(jié)合過(guò)山車的長(zhǎng)度、最高速度、承重、能量損失和軌道材料情況，遵循物理學(xué)原理，設(shè)計(jì)出恰到好處的過(guò)山車高度。

[1]徐慧媛.青少年參與游樂(lè)性極限運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)狀調(diào)查與研究[J].浙江體育科學(xué),2014,（5）:109-113.

[2]陳海明,陳芳.基于旅游綜合體模式的新型主題公園發(fā)展研究——以珠海長(zhǎng)隆國(guó)際海洋度假區(qū)為例[J].荊楚學(xué)刊,2014,（3）:91-96.

[3]朱建平.淺析大型游樂(lè)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在安全維護(hù)中的作用[J].科技資訊,2014,（15）:229-230.

A Research on Design of The Height of the Roller Coaster

MA Liang-cai
(Hebei China Metallurgical Metallurgical Equipment Manufacturing co.,LTD.,Shahe,Hebei 054100,China).

In the playground,the roller coaster is very common,riding a roller coaster is an exciting and thrilling play.During the running of roller coaster and in the process of the continuous rolling of the roller coaster,people will be in fear.During the whole construction process of the roller coaster,the design,construction,trial and other links are very important,especially the link of design.The design of roller coaster determines the quality of overall project of the roller coaster,and more concerns the safety of roller coaster,in the design process of the roller coaster,the design of height of the roller coaster design is vital,the design of the appropriate height can not only make people feel the exciting and thrilling,but also effectively guarantee the safety of the people.

roller coaster;height design;drop height;critical speed;attentions

O313

A

2095-980X（2015）04-0042-01

2015-02-15

馬良才（1958-），男，吉林遼源人，大學(xué)?？疲砉こ處?，主要研究方向：大型游樂(lè)設(shè)備設(shè)計(jì)制造安裝。