典型游樂設(shè)施大擺錘人因要素的HAZOP分析

曹子劍 曹樹坤 張 勇 趙 林 張 琨

（1.濟南大學(xué) 機械工程學(xué)院 濟南 250022）（2.中國特種設(shè)備檢測研究院 北京 100029）

1 HAZOP分析簡介

隨著科技的發(fā)展進步，技術(shù)系統(tǒng)的可靠性得到了顯著提高，然而，這種提高并沒有避免諸多事故的發(fā)生，究其原因，這是由于人的可靠性并沒有隨著科技的進步而改善，人因差錯難免出現(xiàn)在這些事故中。人因差錯也不可能100%地避免[1]。為降低事故中人為因素的影響，國內(nèi)外學(xué)者提出了許多人的可靠性分析方法，HAZOP分析（Hazard and Operability Study）是一種風(fēng)險分析與評價方法[2]。如圖1所示為HAZOP分析的基本步驟：首先選擇要分析的節(jié)點或操作步驟，解釋該節(jié)點的工藝指標(biāo)或操作步驟；然后使用引導(dǎo)詞建立有意義的偏差，分析偏差帶來的后果，列出偏差的原因；之后通過識別已有避免偏差的措施，估計風(fēng)險級別；最后提出解決措施，重復(fù)上述步驟[3]。本文主要闡述HAZOP分析在典型游樂設(shè)施的具體應(yīng)用，對HAZOP分析在游樂設(shè)施行業(yè)中的推廣具有重要意義。該方法可以在游樂設(shè)施的設(shè)計、運行及維保等不同階段中，對人為操作偏差導(dǎo)致的危險進行系統(tǒng)地分析、評價。需要時，在風(fēng)險評價之后應(yīng)采取風(fēng)險控制措施降低風(fēng)險。采取具體的風(fēng)險控制措施消除危險和充分減小風(fēng)險后，重復(fù)進行風(fēng)險評價是必要的。

圖1 HAZOP分析的基本步驟

2 游樂設(shè)施大擺錘的人因要素分析

2.1 大擺錘的介紹

大擺錘是一種高空、高速的大型游樂設(shè)施，屬于《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》中規(guī)定的涉及生命安全、危險性較大的特種設(shè)備，它是人們娛樂休閑和旅游的載體，頗受大眾喜愛[4]。本次實驗所用的設(shè)備及數(shù)據(jù)來源于廣西壯族自治區(qū)柳州市的卡樂星球（VISIONLAND）主體樂園。該設(shè)備的基本動作是：在乘人座艙繞擺臂做圓周旋轉(zhuǎn)的同時，擺臂帶動座艙往復(fù)擺動，擺動的最大角度是事先設(shè)定的，分別是“高、中、低”三個檔位，其中高檔最大擺角為110°，依次遞減10°。隨著擺動次數(shù)的增加，動能增大，整個乘人座艙被越擺越高，直至擺蕩至設(shè)定的高位。圖2為大擺錘的基本結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括平臺升降機構(gòu)；座艙臂；連接臂；旋轉(zhuǎn)筒；旋轉(zhuǎn)減速機；擺臂；機殼；擺臂減速機；氣動制動器；直流電機；機座；腳架；座椅操作箱；座椅；升降平臺；混凝土站臺；圍欄；關(guān)節(jié)球頭；控制室等部分。圖2中標(biāo)注的角度110°是該大擺錘擺動的最大角度，即該設(shè)備高檔位所對應(yīng)的最大角度。

圖2 大擺錘的結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 操作流程

圖3所示為設(shè)備的操作面板，主要由配電系統(tǒng)顯示面板、控制系統(tǒng)顯示面板、配電系統(tǒng)操作面板和控制系統(tǒng)操作面板四個部分組成。設(shè)備運行時工作人員要密切關(guān)注操作面板上信號燈的變化，做好處理突發(fā)事件的準(zhǔn)備，如圖4所示為現(xiàn)場座椅未鎖時，面板上該指示燈點亮。

●2.2.1 上客流程

控制室操作人員在空載2次正常運行后，應(yīng)將升降平臺控制平臺上的電源隔離開關(guān)打到“開”位置，接通平臺的電源，然后按“站臺升”按鈕使升降平臺升到與混凝土站臺水平的位置，一切準(zhǔn)備就緒后，控制室操作人員向站臺工作人員發(fā)出“OK”手勢（或通過對講機等方式傳遞信息），站臺工作人員方可讓等候區(qū)等候的乘客進入，準(zhǔn)備運行。 具體操作步驟如下：

1）控制室操作人員首先將座椅氣缸的“安全閥”置于“關(guān)”位置，并將“座椅橫鎖開關(guān)”置于“打開”位置，然后按下“壓力桿升降臺”的“升”按鈕，座椅安全桿抬起，準(zhǔn)備就緒后，向站臺工作人員發(fā)出“OK”手勢，由站臺工作人員引導(dǎo)游客均勻就座。

2）在站臺工作人員引導(dǎo)乘客平穩(wěn)坐下后，向控制室內(nèi)操作人員發(fā)出“OK”手勢后，此時控制室操作人員方可將“壓力桿升降開關(guān)”置于“降”的位置，等待所有壓力桿下降到設(shè)定位置后，將“座椅橫鎖開關(guān)”置于“關(guān) ”位，由站臺工作人員檢查每一個座椅的座椅橫鎖的鎖芯落入到設(shè)置好的位置后，為乘客系好安全帶，兩名站臺工作人員相互檢查一遍，避免遺漏。

圖3 設(shè)備的操作面板

圖4 面板指示燈情況

3) 兩名站臺工作人員相互檢查確認無誤后，站臺工作人員將設(shè)置在大擺錘某兩座椅中間的“安全閥”手柄打到“接通”位置，此時觀察到“座椅鎖緊”指示燈點亮后，方可退出站臺到達安全位置后向控制室操作人員發(fā)出“OK”手勢。

●2.2.2 啟動與停機步驟

1) 控制室操作人員在接到信息后，若設(shè)備啟動條件一切就緒，控制面板上的“座椅已鎖”指示燈將會點亮，操作人員觀察室外站臺上無雜物且無其他人員后，按控制面板上的“站臺降”按鈕，降下活動升降站臺，等四個站臺都降落到指定位置后，將升降站臺控制柜上的電源隔離手柄置于“關(guān)”位置，站臺電源關(guān)閉。

2) 上述操作完成后，操作人員先按下“電鈴”按鈕，一方面警示站臺人員，另一方面使游客知道設(shè)備即將運行，然后要再同時按下“啟動”和“電鈴”按鈕，設(shè)備啟動，此時設(shè)備進入自動運行模式，在運行過程中工作人員和操作人員要時刻觀察游樂設(shè)施和游客的狀態(tài)。

3) 當(dāng)設(shè)定好的程序運行完后，設(shè)備逐漸停止，乘人座艙停在“定位”的位置后，控制柜面板上“定位”指示燈將會點亮。此時，將升降站臺控制柜上的電源隔離手柄置于“開”位置，站臺電源接通，然后按下面板上的“站臺升”按鈕，活動升降站臺將升到與混凝土站臺水平位置。

●2.2.3 下客流程

活動站臺升起到預(yù)先設(shè)定好的位置后，安全區(qū)工作人員才可進入站臺，幫助乘客解開安全帶，然后先將“安全閥”打到“關(guān)”位置，之后將“座椅橫鎖開關(guān)”打到“開”位置，再把“壓杠升降開關(guān)”打到“升”位置，座椅安全壓杠升起后，疏導(dǎo)乘客有序離開座椅并離開場地，避免逗留。重復(fù)上述流程，進行下次運行。

●2.2.4 設(shè)備停機

按照游客部項目關(guān)機流程，關(guān)閉設(shè)備，并取出操作臺鑰匙，擺放在指定位置。關(guān)閉附屬設(shè)備；關(guān)閉排隊區(qū)照明系統(tǒng)和電視機電源；關(guān)閉控制室內(nèi)配電柜總電源；關(guān)閉功放、音控設(shè)備電源；關(guān)閉空調(diào)、照明燈；并鎖好門窗。確認無安全隱患后，認真填寫當(dāng)日的各質(zhì)量記錄。

3 節(jié)點的劃分與HAZOP分析

根據(jù)游樂設(shè)施大擺錘的操作流程進行分析，并對其進行節(jié)點的劃分，然后用簡單的引導(dǎo)詞識別操作過程的危險，對偏差的原因、后果，進行分析，提出節(jié)點存在的問題及措施[5]。表1內(nèi)容是對設(shè)備運行過程中節(jié)點的劃分。

表1 節(jié)點類型

節(jié)點劃分完成后，討論確定引導(dǎo)詞（引導(dǎo)詞基本含義見表2）和偏差，對偏差產(chǎn)生原因、后果以及現(xiàn)有保護措施進行分析，對現(xiàn)有保護措施正常運行情況下，風(fēng)險水平仍超出可接受程度的情形，需進一步給出建議措施，并由專人跟蹤整改[6]。將偏差矩陣進行整理，然后結(jié)合引導(dǎo)詞和偏差矩陣來確定各個流程中可能會產(chǎn)生的偏差。大擺錘的HAZOP分析記錄見表3。

表2 引導(dǎo)詞的基本含義

表3 大擺錘的HAZOP分析記錄

參數(shù)與引導(dǎo)詞是HAZOP分析方法里重要的分析方式。參數(shù)與引導(dǎo)詞搭配能得出各種異常的情況。操作系統(tǒng)按照設(shè)計意圖正常運行時，通常不會發(fā)生事故，因此HAZOP分析不關(guān)心正常運行的狀態(tài)，而是重點關(guān)注可能出現(xiàn)的異常情況。如果能把工藝參數(shù)裝置中可能出現(xiàn)的異常情行都找出來、理清造成異常情形的原因、評估其后果與風(fēng)險，并提出必要的措施降低風(fēng)險，工藝裝置的安全性就自然能有保障。

4 總結(jié)

游樂設(shè)施安全問題一直是國際社會關(guān)注的焦點，其質(zhì)量和安全性能直接關(guān)系著游客的切身安全，通過具體的實例典型游樂設(shè)施大擺錘的人因要素的HAZOP分析，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備中的潛在風(fēng)險，提前做好防范措施。目前，HAZOP分析在化工、石油、核電、航空航天等高風(fēng)險領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但在游樂設(shè)施方面的應(yīng)用還不成熟，本文通過具體實例的分析，對HAZOP分析在游樂設(shè)施中的推廣具有重要意義。

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[3]趙勁松，趙利華，崔林，等. 基于案例推理的HAZOP分析自動化框架[J]. 化工學(xué)報，2008，59（01）：110-117.

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[5]王偉. 冷庫制冷項目HAZOP分析[J]. 新疆有色金屬，2017，40（06）：79-82.

[6]邢金朵，趙東風(fēng)，韓豐磊，等. 基于HAZOP與AEMA的輸氣站場風(fēng)險評估[J]. 石油與天然氣化工，2015，44（04）：114-118.