淺析兒童爬山車傾翻的常見原因和應(yīng)對措施

張宇光 沈 杰 王嘉舜

（上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院 上海 200062）

近幾年，全國已發(fā)生多起兒童爬山車傾斜、失穩(wěn)甚至傾翻事件，造成乘客從車輛上跌落的事故，筆者結(jié)合檢驗過程中的實際案例，分析一些常見的原因，并提出應(yīng)對措施，希望能為游樂設(shè)施生產(chǎn)單位優(yōu)化設(shè)計、運(yùn)營使用單位做好維護(hù)保養(yǎng)工作，從而更有效地防止兒童爬山車運(yùn)行過程中車輛意外傾翻提供一定的參考意義。

1 概述

兒童爬山車(又稱迷你穿梭)屬于大型游樂設(shè)施中的架空游覽車類。其憑借可愛卡通的車體玻璃鋼造型、繽紛多彩的車體配色、運(yùn)行過程中輕微的顛簸，以及沿軌道運(yùn)行時對兒童而言略帶刺激的乘坐體驗，深受兒童的喜愛［1］。

兒童爬山車雖然運(yùn)行速度相對較慢、運(yùn)行高度相對較低，但仍可能在某些情況下出現(xiàn)車輛傾斜、失穩(wěn)甚至傾翻，從而使乘客從車輛上跌落，造成較大傷害。此類事故近幾年全國已發(fā)生了多起，值得高度關(guān)注。造成兒童爬山車車輛傾翻的原因多種多樣，本文結(jié)合檢驗過程中的實際案例，分析了一些常見的原因，并提出了應(yīng)對措施。

2 兒童爬山車結(jié)構(gòu)簡介

兒童爬山車主要結(jié)構(gòu)包括車輛、路軌。車輛由車體通過車輛連接器連成一列，與火車相似，車體與車體之間保持一定的間距。車體由車架（如圖1、圖3所示）、座艙（如圖1、圖4所示）、前橋、后橋、導(dǎo)向同步器（如圖2、圖3所示）、驅(qū)動裝置（一般為減速電機(jī)帶動鏈條）（如圖1所示）等部分組成。座艙連接在車架上，車架前部安裝前橋，后部安裝后橋。前橋安裝有垂直方向的驅(qū)動銷軸（如圖1所示）和轉(zhuǎn)向銷軸（如圖1所示），與隱藏在路軌下面的導(dǎo)向同步器兩軸套分別相配，將車架與導(dǎo)向同步器相連。車體承載輪為橡膠胎，安裝在前、后橋兩側(cè)。路軌包括路軌面（見圖3）和圓鋼導(dǎo)軌（如圖2、圖6所示），由立柱支撐并連接在鋼結(jié)構(gòu)上。設(shè)備運(yùn)行時，驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動車體后承載輪在路軌面上轉(zhuǎn)動，帶動車體行進(jìn)，同時車體前橋的驅(qū)動銷軸帶動導(dǎo)向同步器一起行駛，導(dǎo)向同步器的側(cè)輪在圓鋼導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)，起導(dǎo)向作用。軌道彎曲時，導(dǎo)向同步器沿著軌道偏轉(zhuǎn)，并通過前橋的轉(zhuǎn)向銷軸，將偏轉(zhuǎn)角度傳遞到前橋，使車輪自動轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)車輛在路軌上自動轉(zhuǎn)向行駛。

圖1 車輛結(jié)構(gòu)簡圖

圖2 導(dǎo)向同步器結(jié)構(gòu)簡圖

圖3 車架

3 兒童爬山車車輛傾翻、側(cè)翻的常見原因和應(yīng)對措施

3.1 安全帶

安全帶是兒童爬山車上的重要的安全束縛裝置。安全帶宜分成2段，分別固定在座艙上［2］。由于兒童爬山車車體玻璃鋼座艙外緣一般較低，當(dāng)安全帶長邊較長時，安全帶長邊就有可能垂蕩在座艙之外。在設(shè)備運(yùn)行前若操作人員未能及時將垂蕩在座艙之外的安全帶放置在座艙內(nèi)，那么在車輛行進(jìn)過程中安全帶就可能被車輪卷入，影響車輛的正常前行，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致車輛傾翻。為了防止在車輛行進(jìn)過程中安全帶被車輪卷入，可采取如下應(yīng)對措施：

1）建議生產(chǎn)單位在設(shè)計時，選用適當(dāng)長度的安全帶，且長邊應(yīng)安裝在座艙內(nèi)側(cè)位置（見圖4）。這樣既能保證安全帶使用過程中有足夠長度，能適用于不同體型的乘客，又能在安全帶的長邊垂蕩在座艙之外時，垂蕩在座艙外的長度不會過長，不會在車輛行進(jìn)過程中被車輪卷入。

圖4 座艙

2）部分座席背高比較低的座艙，安全帶垂蕩在座艙外的長度會比其他車體更長，更容易在車輛行進(jìn)過程中發(fā)生安全帶被車輪卷入的情況。建議生產(chǎn)單位在設(shè)計時在靠近車輪處設(shè)置防護(hù)罩（見圖4），防止在車輛行進(jìn)過程中安全帶被車輪卷入。

3）操作人員應(yīng)隨時觀察設(shè)備及乘客情況，與服務(wù)人員密切合作，按照操作規(guī)程合理、規(guī)范地操作［3］。在設(shè)備運(yùn)行前操作人員應(yīng)注意觀察，將每個安全帶都放置在座艙內(nèi)。

3.2 保護(hù)鋼絲繩

為防止設(shè)備運(yùn)行過程中車輛連接器斷裂導(dǎo)致對乘客產(chǎn)生沖擊，游樂設(shè)施生產(chǎn)單位一般采用保護(hù)鋼絲繩作為車輛連接器的二次保護(hù)裝置。筆者在檢驗中發(fā)現(xiàn)一些生產(chǎn)單位保護(hù)鋼絲繩的連接方式為多輛車使用1根保護(hù)鋼絲繩作為車輛連接器的二次保護(hù)裝置。若采用這種連接方式，為保證車輛順利前行，在正常狀態(tài)下二次保護(hù)鋼絲繩會處于略微松弛的狀態(tài)。在設(shè)備使用過程中，由于車輛轉(zhuǎn)彎、設(shè)備沖擊、震動等因素，鋼絲繩會因受力而拉伸、因老化而松弛，逐漸出現(xiàn)松弛下垂甚至斷裂的現(xiàn)象。由于保護(hù)鋼絲繩比較長，即使松弛下垂程度不是很嚴(yán)重，但仍可能影響車輛的正常前行，嚴(yán)重時會導(dǎo)致車輛傾翻。對此，可采取如下應(yīng)對措施：

1）采用多根較短的鋼絲繩在相鄰車架間兩兩連接以起到二次保護(hù)作用。采用這種連接方式時鋼絲繩長度較短，一般不會由于鋼絲繩松弛而影響車輛的正常前行。

2）維護(hù)保養(yǎng)人員應(yīng)嚴(yán)格按使用維護(hù)說明書的要求做好維護(hù)保養(yǎng)工作，當(dāng)發(fā)現(xiàn)保護(hù)鋼絲繩松弛下垂、磨損等現(xiàn)象時，應(yīng)及時更換。

3.3 車輛連接器

兒童爬山車車輛連接器一般由拉桿組成，拉桿與車架、拉桿與拉桿之間采用銷軸連接。如果拉桿（如圖5所示）連接銷軸設(shè)計為水平方向，那么在設(shè)備運(yùn)行過程中一旦拉桿失效斷裂（如圖5中A處），拉桿失效斷裂處（如圖5中A1端、A2端）就會繞著連接銷軸轉(zhuǎn)動并下垂，阻礙車輛正常前行，極易導(dǎo)致車輛傾翻。為了避免這種風(fēng)險，可將拉桿連接銷軸設(shè)計為垂直方向（見圖6），這樣在設(shè)備運(yùn)行過程中如果拉桿失效斷裂，拉桿只能繞著連接銷軸水平擺動。由于保護(hù)鋼絲繩同時也對拉桿起約束作用，拉桿可水平擺動的幅度較小，拉桿碰到側(cè)面鋼架結(jié)構(gòu)而阻礙車輛正常前行的可能性相對較小，減少了發(fā)生車輛傾翻的風(fēng)險。

圖5 拉桿結(jié)構(gòu)簡圖

圖6 拉桿連接銷軸

3.4 防傾翻裝置

GB 8408—2018《大型游樂設(shè)施安全規(guī)范》中第6.9.11.5條規(guī)定：“沿架空軌道運(yùn)行的車輛，應(yīng)設(shè)防傾翻裝置。”［4］目前許多生產(chǎn)單位采用在前橋的驅(qū)動銷軸和轉(zhuǎn)向銷軸底端插入開口銷的方式起到防傾翻作用。在設(shè)備運(yùn)行過程中，如果某些意外因素導(dǎo)致車輛有傾翻傾向時，車體車架會帶動驅(qū)動銷軸和轉(zhuǎn)向銷軸向上抬起。此時驅(qū)動銷軸和轉(zhuǎn)向銷軸底端的開口銷能阻止驅(qū)動銷軸和轉(zhuǎn)向銷軸從導(dǎo)向同步器中向上抬起脫出，從而使車體與導(dǎo)向同步器保持相連。這種結(jié)構(gòu)能起到一定的防止車輛傾翻作用，但存在薄弱環(huán)節(jié)：

1）筆者在檢驗過程中多次發(fā)現(xiàn)設(shè)備使用過程中出現(xiàn)驅(qū)動銷軸或轉(zhuǎn)向銷軸底端開口銷損壞或丟失的情況，使防傾翻作用失效。

2）當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障車輛有傾翻傾向時，驅(qū)動銷軸和轉(zhuǎn)向銷軸底端開口銷所能提供的保護(hù)力是否足夠保證車輛不會傾翻需要進(jìn)一步探討、計算、驗證。

為了進(jìn)一步提高設(shè)備防傾翻措施的可靠性，可采取如下應(yīng)對措施：

1）在驅(qū)動銷軸和/或轉(zhuǎn)向銷軸底端（如圖1所示）加工有螺紋，擰上槽形螺母（見圖7），使用開口銷防松。這樣當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障車輛有傾翻傾向時，驅(qū)動銷軸和/或轉(zhuǎn)向銷軸底端的槽形螺母能提供更大的保護(hù)力，更好地起到防止車輛傾翻的作用。

圖7 驅(qū)動銷軸和/或轉(zhuǎn)向銷軸底端槽型螺母

2）在車架和導(dǎo)向同步器之間采用防傾翻鋼絲繩或鏈條相連（見圖8）。

圖8 防傾翻鏈條

3.5 路軌立柱和鋼結(jié)構(gòu)

兒童爬山車路軌由立柱支撐并連接在鋼架結(jié)構(gòu)上，由于兒童爬山車相比過山車，運(yùn)行高度、運(yùn)行速度等參數(shù)都低得多，立柱和鋼結(jié)構(gòu)的狀態(tài)是否良好容易被生產(chǎn)單位和運(yùn)營使用單位忽視。為了增強(qiáng)設(shè)備外表的美觀，生產(chǎn)單位一般在立柱外安裝有圓柱形裝飾板，但往往忽視了立柱的可維護(hù)性，將裝飾板設(shè)計成不可拆卸式（見圖9），造成立柱根部、立柱本體、立柱與鋼結(jié)構(gòu)連接處難以進(jìn)行目視檢查，而運(yùn)營使用單位也往往忽略對該處的檢查。當(dāng)立柱或鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生銹蝕后，會導(dǎo)致鋼材屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、強(qiáng)屈比、彈性模量和斷后伸長率出現(xiàn)不同程度的下降［5］，承載力出現(xiàn)明顯降低。如果立柱或鋼結(jié)構(gòu)銹蝕嚴(yán)重，可能在設(shè)備運(yùn)行時在受沖擊載荷作用下突然發(fā)生脆性斷裂，使軌道失穩(wěn)，嚴(yán)重時導(dǎo)致車輛傾翻。這種情況在國內(nèi)也曾有發(fā)生，因此生產(chǎn)單位和運(yùn)營使用單位應(yīng)重視立柱和鋼結(jié)構(gòu)的維護(hù)保養(yǎng)工作，可采取如下應(yīng)對措施：

圖9 立柱裝飾板

1）生產(chǎn)單位在立柱外安裝的圓柱形裝飾板應(yīng)設(shè)計為可拆卸式或在裝飾板上留有檢修口，便于對立柱根部、立柱本體、立柱與鋼結(jié)構(gòu)連接處等進(jìn)行檢查，提高立柱與鋼結(jié)構(gòu)的可維護(hù)性。

2）運(yùn)營使用單位應(yīng)重視立柱和鋼結(jié)構(gòu)的維護(hù)保養(yǎng)工作，定期進(jìn)行檢查，必要時應(yīng)進(jìn)行除銹防腐處理，保證立柱和鋼結(jié)構(gòu)的狀態(tài)良好。

4 結(jié)束語

雖然兒童爬山車運(yùn)行速度相對較慢、運(yùn)行高度相對較低，但仍可能在某些情況下出現(xiàn)車輛傾斜、失穩(wěn)甚至傾翻。生產(chǎn)單位和運(yùn)營使用單位應(yīng)主分重視車輛傾翻的情況，認(rèn)真分析各種可能造成車輛傾翻的原因并及時采取應(yīng)對措施，減少發(fā)生車輛傾翻的可能，保障設(shè)備安全運(yùn)行。