游樂設施是少年兒童成長的親密伙伴,是青年追求刺激放飛自我的重要載體,是家庭追求幸福生活的重要場所,是國家文化實力的重要體現。我國每年游樂人數6億多人次,因其參與人數多、分布區域敏感、事故后果嚴重等特點,被稱為“特種設備中的特種設備”。
我國游樂行業起步于上世紀80年代,由于缺乏標準,設計、制造、安裝、使用、檢驗與維修改造等行為不能得到有效規范,人身傷亡和重大設備質量事故屢有發生。1987年,第一個游樂設施安全技術標準GB 8408-1987《游藝機和游樂設施安全》正式頒布,該標準規定了游樂設施的基本技術要求。
21世紀初,我國旅游娛樂行業發展迅猛,大型游樂設施數量急劇增加,但由于設計制造和安全保障技術落后,事故時有發生,安全形勢嚴峻,嚴重影響我國游樂設施的安全運行、產業的健康發展和人民對美好生活的愿景。因此,國家將其納入特種設備進行安全監管。從2000年開始,中國特種設備檢測研究院聯合了游樂設施產學研用10多家單位、上百名多名科技人員,開展了一系列科研項目研究,以安全為主線,攻克了我國游樂設施行業的關鍵技術難題,以科研提升標準質量。在國際上首次制定游樂設施專用風險評價、狀態監測與故障診斷、無損檢測等標準,以GB 8408安全規范為核心,建立了大型游樂設施設計、制造、使用全壽命周期標準體系。
在核心安全標準方面,開展深入研究,提升產品本質安全。針對游樂設施系統復雜、機電液集成度高的特點,從全壽命周期的各個環節和人機因素系統研究失效機理和危險源識別準則,梳理零部件危險源和系統危險源80余種,實現了危險源的全面識別和設備、人員、環境等危險因素的區分;針對我國游樂設施設計基礎薄弱的狀況,研究確定人體載荷、機械載荷、環境載荷、沖擊與振動載荷的取值規則,提出涵蓋焊縫分級、速度等參數的簡化設計準則,實現了大型游樂設施快速設計普遍適用性;通過對比研究和試驗驗證,建立了我國游樂設施的乘員加速度安全閾值曲線,提出了基于加速度的安全束縛裝置設計準則,實現乘員安全量化設計,確立了乘員的加速度安全邊界。
在全生命周期標準方面,在設計制造階段,制定了19項產品標準,涵蓋了滑行、旋轉、升降、水上、虛擬體驗、無動力等現有的游樂設施種類。在使用管理階段,提出以大型游樂設施為代表的大型機械系統健康管理理論和評價方法。從安全保障這一首要目標出發,創造性地提出了以動態的健康評價代替靜態的安全評價,從單一的安全管理轉變為多因素協調統一的健康管理的技術路線,在此基礎上制定了使用管理標準和檢維修系列標準。
在檢驗檢測方法標準方面,形成了大型游樂設施檢驗檢測、無損檢測、狀態監測與故障診斷三個系列標準;針對游樂設施故障、缺陷的類型特征,根據游樂設施的結構特點制定了游樂設施無損檢測系列標準,與其它通用檢測相比,其檢測工藝、結果評價準則更加適用于游樂設施的無損檢測,要求也更加嚴格。針對大型游樂設施的運動特點和結構形式,提出了機械與電氣系統損傷的紅外熱成像監測與故障分級方法、基于聲發射的低速軸承狀態監測與故障診斷方法,開發了復雜三維運動速度與加速度及應力測試系統、多路傳感的多物理量實時監測系統,在國際上首次開發實體假人測試技術應并用于游樂設施整體安全評價,建立了游樂設施狀態監測與故障診斷標準體系,引領了在用大型游樂設施運維模式的智能化科技變革。
目前,我國的大型游樂設施標準體系已成為與美國ASTM和歐洲EN/ISO并列的、應用最廣泛的世界三大標準體系之一。與歐美相比,我國標準體系不僅覆蓋游樂設施的全壽命周期,還在風險評價、無損檢測、狀態監測與故障診斷方面,填補國際空白;產品標準種類全、針對性強,適合我國游樂設施設計制造企業使用。游樂設施標準已被我國法律法規全部采納,得到全面貫徹執行,還被Intamin等國外游樂設施制造企業和迪士尼、環球影城等主題樂園所采用。
大型游樂設施的標準體系為我國成為世界最大游樂設施市場和制造基地,躋身國際先進制造行列,引領國際游樂設施行業的發展提供了有力技術支撐。為我國大型游樂設施制造企業年產值和游樂園年收入分別由本世紀初不足2億元和10億元發展到現在超過60億元和1000億元的規模、大型游樂設施萬臺傷亡率從“十一五”期間的年均5.24人逐年下降到“十三五”期間的1.92人做出了巨大貢獻,極大地促進了我國游樂設施行業的安全健康發展。