張宇光 金彥 姚俊 歐陽惠卿

摘 要：摩天輪轎廂門鎖裝置鎖緊可靠，是保證摩天輪安全運行的關(guān)鍵因素。通過對轎廂門鎖裝置的鎖緊狀態(tài)進行監(jiān)控，可進一步保障設(shè)備安全運行。文章介紹了一種簡易的具有鎖緊狀態(tài)監(jiān)控功能的轎廂門鎖裝置，文章提出的解決方案對摩天輪轎廂門鎖裝置的優(yōu)化設(shè)計具有一定參考意義。

關(guān)鍵詞：轎廂;門鎖裝置;監(jiān)控

中圖分類號：TS952.8文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-1064（2021）09-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.017

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，旅游休閑產(chǎn)業(yè)也實現(xiàn)了快速發(fā)展，摩天輪作為一種常見的大型游樂設(shè)施，兼具觀光和娛樂于一體，深受各年齡段廣大游客的喜愛。乘客坐在轎廂中，隨著摩天輪逐漸升高，視野也逐漸開闊，升至最高點時，可盡情欣賞周圍美景，令人心曠神怡[1]。但是，在摩天輪運行過程中，受沖擊、振動及游客的不安全行為等影響，在少數(shù)極端情況下可能出現(xiàn)轎廂門鎖裝置失效、艙門打開現(xiàn)象，進而發(fā)生乘客高空跌落事故，后果不堪設(shè)想。因此，為保證摩天輪設(shè)備的安全運行，確保摩天輪轎廂門鎖裝置的安全可靠至關(guān)重要。

1 摩天輪轎廂門鎖裝置的相關(guān)要求和安全現(xiàn)狀

1.1 游樂設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于摩天輪轎廂門鎖裝置的要求

游樂設(shè)施相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于摩天輪轎廂門鎖裝置的要求具體如下：

GB 8408-2018《大型游樂設(shè)施安全規(guī)范》第6.9.11.4條規(guī)定：“距地面1 m以上的封閉座艙的門，應(yīng)設(shè)乘客在內(nèi)部不能開啟的兩道鎖緊裝置或一道帶保險的鎖緊裝置[2]?！?/p>

GB/T 18164-2020《觀覽車類游樂設(shè)施通用技術(shù)條件》將觀覽車類游樂設(shè)施分為8種常見形式，摩天輪屬于其中的A型（有主軸摩天輪型）和B型（無主軸摩天輪型）。該標(biāo)準(zhǔn)第5.3.3條規(guī)定：“A型、B型觀覽車轎廂門及其固定和鎖緊裝置的結(jié)構(gòu)，應(yīng)能抵抗乘客沿著轎廂門開啟方向的推力，其推力應(yīng)按作用點位于轎廂門鎖位置且不小于1 kN計算[3]?！钡?.4.21條規(guī)定：“A型、B型觀覽車轎廂采用自動推拉門時，應(yīng)設(shè)置鎖緊信號反饋系統(tǒng)[3]?！?/p>

在上述標(biāo)準(zhǔn)要求中，關(guān)于摩天輪門鎖鎖緊狀態(tài)的監(jiān)控方面，明確采用自動推拉門時，應(yīng)設(shè)置鎖緊信號反饋系統(tǒng);而對于由操作人員手動操作開關(guān)轎廂門時，并沒有強制要求設(shè)置鎖緊信號反饋系統(tǒng)。

1.2 摩天輪轎廂門鎖裝置安全現(xiàn)狀

按照標(biāo)準(zhǔn)要求，目前轎廂門鎖都采取乘客在內(nèi)部不能開啟的兩道鎖緊裝置，當(dāng)其中任一道鎖緊裝置失效時，另外一道鎖緊裝置都能獨立起到鎖緊作用，從而提高轎廂門鎖的安全可靠性。一般情況下不會發(fā)生轎廂門鎖裝置失效、艙門打開的現(xiàn)象，但在少數(shù)極端情況下仍存在一定的風(fēng)險。

摩天輪屹立在戶外，長年經(jīng)受日曬雨淋，有些地區(qū)還要能夠耐受季節(jié)性的狂風(fēng)驟雨或冰雪嚴(yán)寒等惡劣氣象條件，設(shè)備使用過程中難免會出現(xiàn)轎廂門鎖失效的情況。如果轎廂有一道鎖緊裝置失效而運營使用單位維護保養(yǎng)不到位，未能及時發(fā)現(xiàn)該問題，就可能出現(xiàn)設(shè)備帶病運行的情況。一旦在設(shè)備運行過程中另一道轎廂鎖緊裝置也失效，就會出現(xiàn)兩道鎖緊裝置同時失效的情況。此外，也存在游樂設(shè)施生產(chǎn)單位設(shè)計時考慮不夠周全，兩道門鎖裝置結(jié)構(gòu)類似，會由于同一因素影響其鎖緊的可靠性，甚至可能出現(xiàn)兩道鎖緊裝置同時失效的情況。比如，某摩天輪設(shè)備轎廂門鎖的兩道鎖緊裝置都采用將門把手插入撞塊的結(jié)構(gòu)，如圖1所示[4]。這種結(jié)構(gòu)的鎖緊裝置，對于撞塊和門把手之間的距離精度要求較高，距離稍微有些變化就會影響其鎖緊的可靠性。該設(shè)備在使用一段時間后，轎廂框架產(chǎn)生了輕微變形，使撞塊和門把手之間的距離出現(xiàn)變化，造成兩道門鎖裝置鎖緊時，需要操作人員用力將門把手向下壓才能將門把手完全扣入撞塊，增加了操作人員的操作難度。由于摩天輪運行過程中，乘客上下轎廂時設(shè)備不會停止運行，因此除去乘客上下轎廂的時間，留給操作人員鎖緊門鎖裝置的時間十分有限。且設(shè)備運行過程中，在大人流量和乘客類型呈多樣化的趨勢下，如果操作人員鎖緊門鎖裝置時的操作不便，這些因素可能導(dǎo)致出現(xiàn)操作人員未將鎖緊裝置可靠鎖緊而設(shè)備繼續(xù)運行的情況，存在轎廂門鎖裝置失效、艙門打開的風(fēng)險。

2 具有鎖緊狀態(tài)監(jiān)控功能的轎廂門鎖裝置

對于由操作人員手動操作開關(guān)轎廂門的設(shè)備，相關(guān)法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)并沒有強制要求設(shè)置鎖緊信號反饋系統(tǒng)，而經(jīng)筆者了解的實際情況中，具有該類開關(guān)轎廂門方式的設(shè)備，一般都沒有設(shè)置鎖緊信號反饋系統(tǒng)。鑒于前文所述的轎廂門鎖裝置失效、艙門打開的風(fēng)險，通過對轎廂門鎖裝置的鎖緊狀態(tài)進行監(jiān)控，可實時監(jiān)測各轎廂門的閉鎖情況。一旦出現(xiàn)異常會及時預(yù)警，避免在摩天輪運行過程中發(fā)生轎廂門鎖裝置失效、艙門打開現(xiàn)象，進一步保障設(shè)備的安全運行。本節(jié)將重點介紹一種簡易的具有鎖緊狀態(tài)監(jiān)控功能的轎廂門鎖裝置。該門鎖裝置由拉手裝置（如圖2、圖3所示），連桿裝置（如圖4所示），門鎖裝置（如圖5所示），監(jiān)控裝置（如圖5、圖6所示）等部分組成。

2.1 機械機構(gòu)

門鎖裝置的機械機構(gòu)包括拉手裝置、連桿裝置、門鎖裝置。

2.1.1 拉手裝置

拉手裝置主要由拉手裝置外殼，拉手，執(zhí)行機構(gòu)，壓簧等部分組成。拉手裝置外殼安裝在摩天輪轎廂門框外側(cè)，拉手、執(zhí)行機構(gòu)通過轉(zhuǎn)動副安裝在拉手裝置外殼上。拉手與執(zhí)行機構(gòu)通過移動副相連，壓簧安裝在拉手裝置外殼與拉手之間，起到復(fù)位作用。拉手裝置的工作原理為：通過按壓拉手，拉手繞著轉(zhuǎn)動副1順時針旋轉(zhuǎn)，通過移動副帶動執(zhí)行機構(gòu)動作，執(zhí)行機構(gòu)繞著轉(zhuǎn)動副2逆時針旋轉(zhuǎn)。執(zhí)行機構(gòu)與連桿1通過轉(zhuǎn)動副3連接，當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)動作時，拉動連桿1向右移動。

2.1.2 連桿裝置

連桿裝置主要由連桿1，連桿2，花蘭螺絲組成。連桿1與拉手裝置的執(zhí)行機構(gòu)相連，連桿2與門鎖裝置的連桿3相連?；ㄌm螺絲將連桿1與連桿2連接在一起，通過扭轉(zhuǎn)花蘭螺絲可以調(diào)節(jié)連桿裝置的總長度。連桿裝置的工作原理為：連桿1受拉手裝置的執(zhí)行機構(gòu)向右拉動時，帶動花蘭螺絲、連桿2向右移動，最終拉動連桿3向右移動。

2.1.3 門鎖裝置

門鎖裝置主要由連桿3、彈簧、彈簧座、鎖舌、門鎖裝置外殼、鎖舌框等部分組成。門鎖裝置外殼、鎖舌框、彈簧座安裝在摩天輪轎廂門框外側(cè)。鎖舌通過移動副安裝在門鎖裝置外殼上，右側(cè)與彈簧接觸并與連桿3相連，在彈簧或拉桿的作用力下可沿著門鎖裝置外殼水平移動。門鎖裝置的工作原理為：在無外力作用的情況下，彈簧將鎖舌頂向左邊并插入鎖舌框中，門鎖裝置處于鎖緊狀態(tài)。拉手裝置的執(zhí)行機構(gòu)動作時，經(jīng)連桿裝置拉動連桿3向右移動，連桿3拉動鎖舌克服彈簧的作用力向右移動。在鎖舌向右移動的過程中，當(dāng)插入鎖舌框中的部分全部拉出時，門鎖裝置就被打開。

2.2 監(jiān)控裝置

監(jiān)控裝置主要由信號采集、信號傳輸和處理等部分組成。監(jiān)控裝置的工作原理如下。

2.2.1 信號采集

前端采用傳感器作為信號采集設(shè)備。傳感器選用行程開關(guān)，安裝在轎廂內(nèi)側(cè)鎖舌框處。行程開關(guān)的觸頭伸進鎖舌框內(nèi)，當(dāng)轎廂門鎖裝置處于鎖緊狀態(tài)時，鎖舌推動行程開關(guān)的觸頭，行程開關(guān)動作;當(dāng)轎廂門鎖裝置處于開啟狀態(tài)時，鎖舌已被連桿3拉出鎖舌框，行程開關(guān)復(fù)位。

2.2.2 信號傳輸和處理

以4G無線模塊作為信號發(fā)送端，對行程開關(guān)傳感器信號進行壓縮、傳輸（將來也可擴展5G通訊方式進行信號傳輸），采用PC機作為客戶機進行信號的處理與分析，進而達到對轎廂門鎖裝置鎖緊狀態(tài)進行監(jiān)控的目的。

3 結(jié)語

摩天輪轎廂門鎖裝置鎖緊可靠，是保證摩天輪設(shè)備安全運行的關(guān)鍵因素。游樂設(shè)施生產(chǎn)單位和使用單位，應(yīng)充分重視摩天輪運行過程中轎廂門鎖裝置失效、艙門打開的風(fēng)險，及時進行風(fēng)險評估，并適時采取對門鎖裝置進行優(yōu)化設(shè)計等風(fēng)險控制措施。建議對于由操作人員操作開關(guān)轎廂門的設(shè)備，也設(shè)置鎖緊信號反饋系統(tǒng)，對轎廂門鎖裝置的鎖緊狀態(tài)進行監(jiān)控，進一步提高摩天輪設(shè)備運行的安全可靠性，并修訂此類產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)規(guī)范和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，將其作為此類產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容。

文章所述的具有鎖緊狀態(tài)監(jiān)控功能的轎廂門鎖裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的優(yōu)勢，適用于現(xiàn)有摩天輪轎廂門鎖的改造優(yōu)化。其不僅能為現(xiàn)有摩天輪的改造優(yōu)化提供參考，還能為游樂設(shè)施生產(chǎn)單位對摩天輪轎廂門鎖裝置的優(yōu)化設(shè)計提供參考。

參考文獻

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

[2] GB 8408-2018，大型游樂設(shè)施安全規(guī)范[S].北京：國家市場監(jiān)督管理總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會，2018.

[3] GB/T 18164-2020，觀覽車類游樂設(shè)施通用技術(shù)條件[S].北京：國家市場監(jiān)督管理總局，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會，2020.

[4] 張宇光，呂俊，李傳磊.摩天輪吊廂門鎖裝置的安全隱患和應(yīng)對措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020（19）：148-149.