典型游樂設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 機械工程學院 濟南 250022）（2.中國特種設備檢測研究院 北京 100029）

1 HAZOP分析簡介

隨著科技的發展進步，技術系統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，國內外學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點或操作步驟，解釋該節點的工藝指標或操作步驟；然后使用引導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，估計風險級別；最后提出解決措施，重復上述步驟[3]。本文主要闡述HAZOP分析在典型游樂設施的具體應用，對HAZOP分析在游樂設施行業中的推廣具有重要意義。該方法可以在游樂設施的設計、運行及維保等不同階段中，對人為操作偏差導致的危險進行系統地分析、評價。需要時，在風險評價之后應采取風險控制措施降低風險。采取具體的風險控制措施消除危險和充分減小風險后，重復進行風險評價是必要的。

圖1 HAZOP分析的基本步驟

2 游樂設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、高速的大型游樂設施，屬于《中華人民共和國特種設備安全法》中規定的涉及生命安全、危險性較大的特種設備，它是人們娛樂休閑和旅游的載體，頗受大眾喜愛[4]。本次實驗所用的設備及數據來源于廣西壯族自治區柳州市的卡樂星球（VISIONLAND）主體樂園。該設備的基本動作是：在乘人座艙繞擺臂做圓周旋轉的同時，擺臂帶動座艙往復擺動，擺動的最大角度是事先設定的，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°。隨著擺動次數的增加，動能增大，整個乘人座艙被越擺越高，直至擺蕩至設定的高位。圖2為大擺錘的基本結構示意圖，主要包括平臺升降機構；座艙臂；連接臂；旋轉筒；旋轉減速機；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；關節球頭；控制室等部分。圖2中標注的角度110°是該大擺錘擺動的最大角度，即該設備高檔位所對應的最大角度。

圖2 大擺錘的結構示意圖

2.2 操作流程

圖3所示為設備的操作面板，主要由配電系統顯示面板、控制系統顯示面板、配電系統操作面板和控制系統操作面板四個部分組成。設備運行時工作人員要密切關注操作面板上信號燈的變化，做好處理突發事件的準備，如圖4所示為現場座椅未鎖時，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，應將升降平臺控制平臺上的電源隔離開關打到“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，一切準備就緒后，控制室操作人員向站臺工作人員發出“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等候的乘客進入，準備運行。 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”位置，并將“座椅橫鎖開關”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，準備就緒后，向站臺工作人員發出“OK”手勢，由站臺工作人員引導游客均勻就座。

2）在站臺工作人員引導乘客平穩坐下后，向控制室內操作人員發出“OK”手勢后，此時控制室操作人員方可將“壓力桿升降開關”置于“降”的位置，等待所有壓力桿下降到設定位置后，將“座椅橫鎖開關”置于“關 ”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”位置，站臺電源關閉。

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備即將運行，然后要再同時按下“啟動”和“電鈴”按鈕，設備啟動，此時設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施和游客的狀態。

3) 當設定好的程序運行完后，設備逐漸停止，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

活動站臺升起到預先設定好的位置后，安全區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”位置，之后將“座椅橫鎖開關”打到“開”位置，再把“壓杠升降開關”打到“升”位置，座椅安全壓杠升起后，疏導乘客有序離開座椅并離開場地，避免逗留。重復上述流程，進行下次運行。

●2.2.4 設備停機

按照游客部項目關機流程，關閉設備，并取出操作臺鑰匙，擺放在指定位置。關閉附屬設備；關閉排隊區照明系統和電視機電源；關閉控制室內配電柜總電源；關閉功放、音控設備電源；關閉空調、照明燈；并鎖好門窗。確認無安全隱患后，認真填寫當日的各質量記錄。

3 節點的劃分與HAZOP分析

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

表1 節點類型

節點劃分完成后，討論確定引導詞（引導詞基本含義見表2）和偏差，對偏差產生原因、后果以及現有保護措施進行分析，對現有保護措施正常運行情況下，風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，然后結合引導詞和偏差矩陣來確定各個流程中可能會產生的偏差。大擺錘的HAZOP分析記錄見表3。

表2 引導詞的基本含義

表3 大擺錘的HAZOP分析記錄

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

4 總結

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

[1]張冬燕. 人誤影響因素在地鐵施工安全中的作用機理研究[D]. 徐州：中國礦業大學，2016：24-25.

[2]熊軍，吳林，肖倩. HAZOP分析在油田開發生產中的應用探討[J]. 石油與天然氣化工，2005，34（05）：423-425.

[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]. 化工學報，2008，59（01）：110-117.

[4]閆石. 游樂設施大擺錘結構分析及測試研究[D].太原：太原理工大學，2015：23-24.

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