簡介BS EN 13814-1:2019是英國采納歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 13814-1:2019的正式版本由BSI標(biāo)準(zhǔn)出版重點(diǎn)規(guī)定游樂設(shè)施和游樂設(shè)備在設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)的安全準(zhǔn)則與BS EN 13814-2:2019、BS EN 13814-3:2019共同取代舊版BS EN 13814:2004。該標(biāo)準(zhǔn)面向游樂設(shè)備制造商、設(shè)計(jì)工程師、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)及安全監(jiān)管人員為產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造提供統(tǒng)一的安全技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)包含英國國家標(biāo)準(zhǔn)前言、歐洲標(biāo)準(zhǔn)正文及技術(shù)委員會MCE/3/4的參與信息內(nèi)容涵蓋設(shè)計(jì)原則、材料要求、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、制造工藝等核心條款。資源為單個PDF文檔共1個文件壓縮包大小8.06MB適合直接查閱、打印或存檔已有147人瀏覽學(xué)習(xí)。對于需要依據(jù)最新歐標(biāo)進(jìn)行合規(guī)設(shè)計(jì)、安全評估或標(biāo)準(zhǔn)比對的從業(yè)者而言這份文檔既是權(quán)威參考也能幫助理解游樂設(shè)施安全標(biāo)準(zhǔn)在歐洲范圍內(nèi)的最新演進(jìn)并為相關(guān)安全評估提供明確依據(jù)。1. 打開PDF之前先弄清這個標(biāo)準(zhǔn)管的是誰如果你跟我一樣平時(shí)的工作跟游樂設(shè)施、主題樂園設(shè)備或者移動式嘉年華設(shè)備打交道那對BS EN 13814-1-2019.pdf這個文件名不會陌生。它是歐洲游樂設(shè)施安全標(biāo)準(zhǔn)體系里的第一部分全稱是《游樂場和游樂園機(jī)械與結(jié)構(gòu)—安全性—第1部分設(shè)計(jì)與制造》。這份文件解決的是游樂設(shè)施從概念設(shè)計(jì)到制造驗(yàn)收階段怎么保證安全的問題是整個歐洲游樂設(shè)備行業(yè)的底層安全邏輯。2019版標(biāo)準(zhǔn)對2004版做了很大調(diào)整。最直觀的變化是原來一個標(biāo)準(zhǔn)拆成了三個部分13814-1負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和制造13814-2負(fù)責(zé)操作、維護(hù)和使用13814-3負(fù)責(zé)檢查和評估。如果你手頭只有Part 1要弄清楚一臺設(shè)備全生命周期的安全要求最好把三份都拿到。但Part 1是最核心的因?yàn)橐慌_設(shè)備在圖紙階段錯了后面運(yùn)營再小心也救不回來。這個標(biāo)準(zhǔn)管的設(shè)備范圍很寬包括摩天輪、過山車、大擺錘、旋轉(zhuǎn)木馬、海盜船、兒童小型騎乘設(shè)備等等凡是面向公眾、收取費(fèi)用、在固定或臨時(shí)場地運(yùn)行的游樂機(jī)械結(jié)構(gòu)基本都被它覆蓋。英國HSE健康安全執(zhí)行局把游樂設(shè)施劃為受監(jiān)管的娛樂設(shè)備設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)引用13814作為符合性判定依據(jù)所以你不光要看標(biāo)準(zhǔn)本身還得知道你所在市場的監(jiān)管要求引用了哪個版本。這里有一個容易踩的坑歐盟CE標(biāo)志指令里部分游樂設(shè)施被列為機(jī)械指令2006/42/EC管轄而機(jī)械指令并不直接引用13814需要結(jié)合EN 60204-1機(jī)械電氣安全等協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)一起用。也就是說13814-1更像是結(jié)構(gòu)安全層面的專門規(guī)范它和機(jī)械安全的一般性要求是并行關(guān)系不是替代關(guān)系。我的建議是拿到PDF之后第一件事不是從頭讀而是先翻目錄把適用范圍術(shù)語定義結(jié)構(gòu)分類這三章對照你自己的項(xiàng)目標(biāo)一遍。這份標(biāo)準(zhǔn)有相當(dāng)篇幅寫給制造商、設(shè)計(jì)方、運(yùn)營方和檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)不同角色關(guān)注點(diǎn)完全不同。2. 游樂設(shè)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的底層邏輯它和建筑規(guī)范有什么不同很多剛接觸游樂設(shè)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的人總以為可以套用建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范這是最危險(xiǎn)的想法。游樂設(shè)施和建筑結(jié)構(gòu)雖然都涉及鋼構(gòu)件、疲勞、焊縫、螺栓但它們的受力邏輯差著十萬八千里。2.1 五個核心差異決定了設(shè)計(jì)思路完全不同第一建筑結(jié)構(gòu)是死的游樂設(shè)施是動的。摩天輪轉(zhuǎn)一圈每個輪輻節(jié)點(diǎn)都經(jīng)歷一次完整的拉壓交變過山車在一個運(yùn)行日里剎車區(qū)軌道要承受幾千次沖擊。建筑結(jié)構(gòu)的累積循環(huán)次數(shù)可能只有幾萬次而游樂設(shè)施的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)往往要達(dá)到百萬次以上。這就迫使設(shè)計(jì)必須考慮疲勞而不是只核算承載能力。第二載荷性質(zhì)不同。建筑結(jié)構(gòu)承受的主要是恒載和風(fēng)載而游樂設(shè)施的核心載荷是人。人的動載效應(yīng)非常明顯幾十個人同步跳動可以產(chǎn)生遠(yuǎn)超體重的動態(tài)力。標(biāo)準(zhǔn)里明確要求考慮乘客在設(shè)備上的群體激勵效應(yīng)比如整機(jī)共振、局部樓板共振這在建筑規(guī)范里幾乎是不會出現(xiàn)的工況。第三結(jié)構(gòu)對安全裕度的要求不同。建筑結(jié)構(gòu)損壞通常給出疏散時(shí)間而游樂設(shè)施一旦在運(yùn)行中失效后果是瞬間的。所以13814-1對關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的安全系數(shù)、失效模式控制、冗余度要求都更嚴(yán)。它甚至要求設(shè)計(jì)方做失效模式與影響分析識別哪些構(gòu)件的失效會直接導(dǎo)致乘客危險(xiǎn)。第四移動式設(shè)備多了一整套運(yùn)輸和重復(fù)拆裝問題。嘉年華設(shè)備每周換一個場地頻繁的吊裝、運(yùn)輸、螺栓拆裝、焊縫反復(fù)承受沖擊這中間的損傷累積是建筑結(jié)構(gòu)沒有的。標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮拆裝運(yùn)輸工況下的載荷不是簡單乘以一個動力系數(shù)就完了。第五乘客舒適性和安全感也是設(shè)計(jì)邊界條件。加速度限值不只是為了不把人甩出去還要避免乘客恐慌、出現(xiàn)暈眩或者被部件夾傷。結(jié)構(gòu)變形不能太大否則乘客上下車時(shí)可能絆倒這在標(biāo)準(zhǔn)里也有明確要求。2.2 載荷工況計(jì)算書里必須覆蓋哪些場景13814-1對載荷組合的規(guī)定非常細(xì)我簡化成一張表方便理解載荷類型典型取值/說明恒載結(jié)構(gòu)自重、固定設(shè)備重量活載乘客重量按設(shè)計(jì)載客數(shù)計(jì)算通常取每人75kg到100kg不等動態(tài)效應(yīng)設(shè)備加速、減速、旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性力用動態(tài)系數(shù)或?qū)崪y加速度計(jì)算風(fēng)載按季節(jié)地區(qū)、設(shè)備高度、暴露情況分運(yùn)行工況和停機(jī)工況不同風(fēng)速雪載/冰載對無遮擋結(jié)構(gòu)必須考慮尤其北方冬季場景溫度效應(yīng)大跨度結(jié)構(gòu)比如摩天輪輪輻溫差變形不能忽略偏載乘客分布不均比如一半滿員一半空或者設(shè)備載荷偏離中心實(shí)際計(jì)算中最常見的問題是動態(tài)效應(yīng)取值過于隨意。標(biāo)準(zhǔn)允許兩種方法一種是通過動力學(xué)分析或?qū)崪y獲得加速度再轉(zhuǎn)化為等效靜力另一種是直接采用標(biāo)準(zhǔn)推薦的最小動態(tài)系數(shù)。后一種對于大型復(fù)雜設(shè)備往往不夠必須做實(shí)測或更詳細(xì)的仿真。我見過不止一個項(xiàng)目設(shè)計(jì)方偷懶直接取了個偏小的動態(tài)系數(shù)結(jié)果原型測試時(shí)發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)加速度超限只能返工加固成本翻倍。要記住計(jì)算書不只是給審查員看的它必須能經(jīng)得起原型測試數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)。3. 核心條款拆解結(jié)構(gòu)分級、材料選擇與載荷組合3.1 結(jié)構(gòu)分類為什么要分 I、II、III 類13814-1里把游樂設(shè)施結(jié)構(gòu)分成了三類這個分類直接決定了設(shè)計(jì)系數(shù)、檢查頻次和允許應(yīng)力取值是所有后續(xù)分析的前提。分級的核心依據(jù)是結(jié)構(gòu)失效可能造成的后果嚴(yán)重程度而不是設(shè)備大小或票價(jià)高低。I類結(jié)構(gòu)失效會造成極高風(fēng)險(xiǎn)比如大擺錘的主立柱、摩天輪的輪輻和主軸、過山車軌道主梁。失效后果是多人傷亡級別的標(biāo)準(zhǔn)對這類結(jié)構(gòu)要求最高的安全裕度。II類結(jié)構(gòu)失效會造成中等風(fēng)險(xiǎn)比如部分受力平臺、連接節(jié)點(diǎn)失效后一般不會導(dǎo)致整機(jī)傾覆但可能傷人。III類結(jié)構(gòu)失效風(fēng)險(xiǎn)較低比如護(hù)欄、裝飾結(jié)構(gòu)、非承載蓋板。這類結(jié)構(gòu)即使失效乘客也不會直接暴露在嚴(yán)重危險(xiǎn)中。這里有個容易混淆的點(diǎn)分類不是只看受力大小而是看失效后果。一個看起來很小的連接件如果它失效會導(dǎo)致主結(jié)構(gòu)掉落那它反而要劃到I類去。我在實(shí)際項(xiàng)目里經(jīng)常提醒設(shè)計(jì)人員先做失效影響分析再回過頭來給結(jié)構(gòu)分類順序不能反。因?yàn)榉诸愐坏┒ㄥe后面所有安全系數(shù)和檢查要求都會跟著錯。3.2 材料、焊接和緊固件標(biāo)準(zhǔn)里有哪些硬指標(biāo)材料方面13814-1引用了大量EN材料標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)鋼通常是EN 10025系列鋁合金用EN 755或EN 485系列。和一般鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不一樣的是游樂設(shè)施特別強(qiáng)調(diào)材料的低溫沖擊韌性。移動式游樂設(shè)備冬天可能在北歐運(yùn)營環(huán)境溫度低鋼材的脆性斷裂風(fēng)險(xiǎn)會顯著增加。我建議設(shè)計(jì)選材時(shí)直接按最低環(huán)境溫度提出沖擊功要求而不是按常溫來做。焊接要求是這個標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn)之一。焊縫質(zhì)量等級引用EN ISO 5817設(shè)計(jì)方必須在圖紙上明確每一類焊縫的驗(yàn)收等級尤其是關(guān)鍵承載焊縫一般要求B級或C級B級最嚴(yán)。焊接工藝評定、焊工資質(zhì)EN ISO 9606-1、焊接責(zé)任人的資質(zhì)要求都被明確寫入標(biāo)準(zhǔn)。這不是走形式游樂設(shè)施焊縫大多承受交變載荷一個小氣孔在幾十萬次循環(huán)后都可能擴(kuò)展成裂紋。緊固件方面標(biāo)準(zhǔn)對高強(qiáng)度螺栓的等級、預(yù)緊力控制、防松動設(shè)計(jì)都有要求。移動式設(shè)備最怕的就是螺栓松動后節(jié)點(diǎn)間隙加大進(jìn)而導(dǎo)致沖擊載荷放大。我經(jīng)手過一臺設(shè)備問題就出在某連接法蘭的高強(qiáng)螺栓沒有按規(guī)范做預(yù)緊力控制運(yùn)行半年后多個螺栓出現(xiàn)異常松動最后只能整體停機(jī)排查。3.3 載荷組合與安全系數(shù)怎么用13814-1規(guī)定的是極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法要根據(jù)不同工況組合計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)里給出的安全系數(shù)體系很細(xì)致極限狀態(tài)防止倒塌對應(yīng)的載荷分項(xiàng)系數(shù)和材料分項(xiàng)系數(shù)目的是保證在最不利組合下結(jié)構(gòu)仍有足夠的承載能力。疲勞極限狀態(tài)檢查結(jié)構(gòu)在周期性載荷下的疲勞壽命通常按無限壽命或有限壽命校驗(yàn)。適用性狀態(tài)限制變形和加速度保證乘客舒適和設(shè)備功能正常。計(jì)算時(shí)要把恒載、活載、動態(tài)效應(yīng)、風(fēng)載、溫度、偏載按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的組合系數(shù)疊加。很多新人容易忽略浮動組合——也就是在旋轉(zhuǎn)類設(shè)備里不同角度下載荷方向不斷變化不能只算一個最不利位置必須掃過整個運(yùn)動循環(huán)找包絡(luò)。這個工作量大但絕不能省。4. 從設(shè)計(jì)圖到竣工驗(yàn)收13814-1主導(dǎo)的整個流程4.1 設(shè)計(jì)文件里必須有什么一份合格的13814-1設(shè)計(jì)交付文件不只是幾百頁計(jì)算書那么簡單。標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)方提供載荷工況定義與計(jì)算依據(jù)結(jié)構(gòu)分析報(bào)告有限元模型、載荷組合結(jié)果、構(gòu)件利用率疲勞分析報(bào)告針對I類、II類結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告識別危險(xiǎn)、失效模式、防護(hù)措施圖紙目錄含材料、焊接等級、表面處理要求操作維護(hù)手冊基礎(chǔ)資料供Part 2使用這中間最容易被忽視的是風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告。很多設(shè)計(jì)方把風(fēng)險(xiǎn)評估當(dāng)成寫作文但實(shí)際上它和計(jì)算書一樣都是論證結(jié)構(gòu)安全性的核心文件。風(fēng)險(xiǎn)評估里列出的每一個危險(xiǎn)源在設(shè)計(jì)圖紙上都必須有對應(yīng)的消除或緩解措施。比如你說乘客有拋落風(fēng)險(xiǎn)那就要在設(shè)計(jì)上體現(xiàn)安全帶或壓杠你說維修人員有墜落風(fēng)險(xiǎn)那就要有檢修平臺和防護(hù)欄桿。說不清對應(yīng)關(guān)系的風(fēng)險(xiǎn)評估審查基本過不去。4.2 制造驗(yàn)收中無損檢測和測試怎么配合制造環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)要求對關(guān)鍵焊縫做無損檢測常用方法是磁粉檢測和超聲波檢測。檢測比例一般不是100%而是根據(jù)結(jié)構(gòu)分類和焊縫位置確定。但我的經(jīng)驗(yàn)是I類結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵焊縫寧可全做不要省這個錢。游樂設(shè)施制造工藝復(fù)雜、焊接位置刁鉆抽檢漏掉的那一條焊縫可能就是最后出事的那一條。整機(jī)或部件出廠前還需要做驗(yàn)證測試包括測試類型目的常見做法載荷測試驗(yàn)證結(jié)構(gòu)承載力用沙袋或水袋模擬乘客載荷加到設(shè)計(jì)載荷的特定倍數(shù)如1.1倍或1.25倍測量變形加速度測試驗(yàn)證乘客承受的動態(tài)力在座椅或座艙安裝加速度傳感器測量運(yùn)行過程中的X/Y/Z三軸加速度功能測試驗(yàn)證安全裝置測試限位開關(guān)、急停、安全帶互鎖等是否按設(shè)計(jì)動作重復(fù)循環(huán)測試驗(yàn)證耐久性連續(xù)運(yùn)行一定次數(shù)檢查是否有異常磨損或松動載荷測試中特別要注意的是加載方式必須能模擬真實(shí)乘客的空間分布。人不是沙袋人的重心位置、坐姿、跳動效應(yīng)都和均勻堆載不同。所以我在做測試時(shí)會把沙袋按座椅位置逐個放置并額外留出一部分載荷模擬動態(tài)沖擊不能圖省事一鋪完事。4.3 檢查和維護(hù)要求與Part 3的銜接雖然Part 1是設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)但它為后面的檢查維護(hù)埋了很多伏筆。設(shè)計(jì)時(shí)就要預(yù)留檢查通道、檢測口、測量基準(zhǔn)點(diǎn)對易疲勞部位標(biāo)準(zhǔn)建議做可拆卸的檢修蓋板對關(guān)鍵的螺栓節(jié)點(diǎn)要在圖紙上標(biāo)注檢查周期和擰緊力矩值。這些設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)看似不起眼實(shí)際決定了設(shè)備投入運(yùn)營后維護(hù)團(tuán)隊(duì)能不能方便地開展檢查。如果一臺設(shè)備的關(guān)鍵焊縫被裝飾板完全包住或者高強(qiáng)螺栓被結(jié)構(gòu)件擋住無法用扭矩扳手操作那這臺設(shè)備的后期安全就全憑運(yùn)氣了。標(biāo)準(zhǔn)的精神是設(shè)計(jì)要為檢查服務(wù)這一點(diǎn)在13814-1里貫穿始終。5. 實(shí)際落地中暴露的高頻問題與針對性建議5.1 計(jì)算書里最容易出現(xiàn)的三個問題這幾年我審查過不少游樂設(shè)備計(jì)算書問題主要集中在三處。第一動態(tài)系數(shù)取值沒有依據(jù)。有些計(jì)算書直接取了一個偏小的值也不說明是基于實(shí)測、仿真還是保守估計(jì)。要知道動態(tài)效應(yīng)直接影響所有結(jié)構(gòu)件的內(nèi)力取小了整個結(jié)構(gòu)都偏危險(xiǎn)。正確做法是如果是類似機(jī)型改型優(yōu)先用既有實(shí)測數(shù)據(jù)如果沒有母型請用多體動力學(xué)仿真或現(xiàn)場樣機(jī)實(shí)測來定。第二疲勞分析流于形式。很多項(xiàng)目只對最粗的主梁做了疲勞校核那些小尺寸的連接耳板、銷軸、螺栓接頭反而經(jīng)常是疲勞薄弱點(diǎn)。游樂設(shè)施的疲勞裂紋絕大多數(shù)發(fā)源于應(yīng)力集中位置——焊縫趾部、螺栓孔邊、截面突變處這些地方計(jì)算書里往往一筆帶過。建議疲勞分析清單按應(yīng)力循環(huán)來源逐個構(gòu)件拉一遍不要只選好看的算。第三偏載工況缺失。載客率不均勻是移動設(shè)備最常見的運(yùn)行狀態(tài)但不少計(jì)算模型默認(rèn)滿員均勻分布這跟實(shí)際相差很大。特別是旋轉(zhuǎn)類設(shè)備偏載對支撐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的彎矩可能比均勻滿載還要大。如果計(jì)算書里沒有偏載工況審查一定要退回去補(bǔ)。5.2 對不同角色的實(shí)操建議如果你是設(shè)備制造企業(yè)的設(shè)計(jì)人員我建議你從一開始就按13814-1的結(jié)構(gòu)分類法把每臺設(shè)備的構(gòu)件清單做出來而不是等計(jì)算完成后再填分類表。這樣做的原因是分類直接決定了后續(xù)疲勞、檢測、測試的成本投入提前分類可以幫你控制設(shè)計(jì)方案的性價(jià)比。比如某個裝飾性支架如果能論證為III類結(jié)構(gòu)它就不需要高等級焊縫也不需要疲勞校核成本能省不少前提是論證充分。如果你是運(yùn)營方或第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)我建議重點(diǎn)關(guān)注設(shè)計(jì)文件里的風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告和檢查可達(dá)性而不是只復(fù)核數(shù)值計(jì)算結(jié)果。因?yàn)檎嬲娘L(fēng)險(xiǎn)往往出現(xiàn)在設(shè)計(jì)想當(dāng)然、制造圖省事、運(yùn)營沒人管的縫隙里。檢驗(yàn)時(shí)多問一句這個焊縫如果開裂了你多久能發(fā)現(xiàn)這句話能篩選掉不少設(shè)計(jì)上的隱性缺陷。最后提醒一點(diǎn)13814-1雖然是歐洲標(biāo)準(zhǔn)但它的理念和框架對國內(nèi)游樂設(shè)施行業(yè)有很強(qiáng)的借鑒意義——特別是按失效后果分級設(shè)計(jì)為檢查服務(wù)用實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證設(shè)計(jì)假設(shè)這三點(diǎn)。我參與過的國內(nèi)外對比項(xiàng)目里很多國產(chǎn)設(shè)備計(jì)算裕度其實(shí)做得很好但在疲勞細(xì)節(jié)和文檔完整性上還有不小差距。把這些經(jīng)驗(yàn)補(bǔ)上比單純堆材料用量更管用。本文還有配套的精品資源點(diǎn)擊獲取