用于游乐设施，特别是过山车、旋转木马等的机电安全系统

本申请是申请日为2015年10月02日、申请号为201580065508.2、名称为“用于游乐设施，特别是过山车、旋转木马等的机电安全系统”的中国申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于游乐设施的机电安全系统以及一种用于增加游乐设施的安全性的方法。

背景技术

监控游乐设施组件的磨损的安全系统是已知的。例如，EP 1464919B1公开了一种用于监控用于例如运输系统，诸如休闲游乐设施，特别是过山车的链驱动单元上的链磨损的方法和装置。

如果现有技术中已知的安全系统检测到游乐设施的安全性的退化，诸如承载组件的承载特征的退化，已知的安全系统则将立即暂停游乐设施的操作。

发明内容

以下是本发明的内容。

本发明的目的是提供一种用于游乐设施的安全系统。

本发明的目的是通过本发明的用于游乐设施的机电系统以及一种用于增加游乐设施的安全性的方法来实现的。

机电系统的特征在于用于感测系统状态的测量变量的传感器与系统的特定机械部分相交互。在本发明中，一个或多个系统关键组件，特别是游乐设施的承载组件与在发生故障的情况下至少部分地接管承载组件功能的冗余组件操作性连接。这是由传感器检测的，以使得随后能够安全地停止游乐设施。因此，与已知的系统形成对比，在有缺陷的情况下必须迫使游乐设施立即关闭。例如，旋转木马能够因此返回其结束或开始位置。冗余的机械组件不一定必须与要进行保护的组件进行联接；也可以想到一种旁路解决方案。

用于增加游乐设施的安全性的根据本发明的装置，具有至少一个机电系统，其特征在于机电系统具有用于检测在游乐设施的至少一个组件中的至少一个特征的变化的第一工具以及补偿该特征的变化的第二工具，其中由第一工具检测到该特征的变化。

这种装置的优点是该工具能够记录和处理损害游乐设施的安全性的特征，例如，游乐设施的承载组件的承载功能。游乐设施的承载组件的承载功能随后能够由该工具进行接管。

优选地，第二工具的使用可由第一工具控制和/或调整。因此，机电系统能够优选地实现控制电路，其中作为控制变量的第一工具能够检测在游乐设施的组件的特征中的变化并将作为组件特征的检测的实际值的校正元件的第二工具调整至预设目标值。

根据本发明的一个优选实施例，第一工具能够在游乐设施的操作期间检测在至少一个组件中的至少一个特征的变化。因此，能够实时地检测任何安全风险。因此，不再需要按一定间隔执行的以检测安全风险的试运行。无法检测到在两个连续试运行之间发生的安全风险，其表示在试运行期间正在运行的游乐设施的安全问题。因此，实时地识别安全风险具有的优点是能够在游乐设施的操作期间立即检测到发生的安全风险。

本发明的进一步的发展包括在游乐设施的操作期间补偿组件特征的变化，其中在第一工具中的该变化是由第二工具检测到的。因此，在游乐设施的操作期间能够校正可能发生的安全风险，而无需停止游乐设施的操作。特别地，能够在有限的时间内对安全风险进行补救。接下来，即，在检测到主要组件的故障后，系统将要返回安全状态。

优选地，第二工具在未检测到至少一个组件的至少一个特征的变化期间是被动地和/或关于其安全功能为不受应力的。然而，第一工具在游乐设施的操作期间是永久使用的。为了分别减少第二工具的磨损或消耗，证明有利的是，仅当已由第一工具检测到在至少一个组件中的至少一个特征的变化时，才使用第二工具。

在本发明的一个优选实施例中，能够在预定的组件，特别是移动或固定的组件，例如螺栓连接上使用机电系统。这允许将机电系统用于组件，即在游乐设施的操作期间暴露于特别高的应力下所谓的“热点”(例如，支柱安装件、乘客吊船的轴、臂和吊舱悬架)。在这种组件中，安全风险的可能性特别高，这就是为什么监控这些组件会是有利的原因。

优选地，第一工具能够主要检测特别是在磨损和/或承载行为中的变化。在结构行为中的磨损和改变为导致安全风险的最常见因素。

在本发明的进一步的发展中，该第一工具能够检测至少一个组件的全故障或故障。组件的全故障与安全性非常相关且因此必须始终由安全系统进行识别。

优选地，该第一工具能够在检测到全故障，即游乐设施的紧急关闭后立即触发紧急停止。与操作人员的当前响应速率相比，机电系统能够更快和更安全地发起紧急停止。

优选地，游乐设施应具有组件焊接组合体，例如，焊接在一直的管子和/或螺栓、紧固件、特别是螺钉和/或接头，其中对该组件焊接组合体的特征变化进行检测。这些组件是在游乐设施中最常用的组件且可以表示特别高的安全风险。另外，游乐设施能够具有其他机械组件，能够由第一工具检测其他机械组件的特征的变化。

在本发明的进一步的发展中，机电系统的第一工具包括用于处理至少一个电信号的组件。电信号特别易于产生以及快速地进行分析和转发。

优选地，机电系统的第二工具包括机械模块，特别是承载元件。在发生安全风险时，机械模块承担游乐设施的主要功能。由于游乐设施的承载组件表示特别高的安全风险，因此有利的是第二工具包括承载元件，以使得在发生安全风险的情况下，接管在游乐设施中的承载元件的主要功能，即承载功能。

优选地，游乐设施为过山车、水上游乐设施、运输系统、模拟器或旋转木马等。然而，机电系统的应用不限于特定类型的游乐设施，而是还能够用于相同种类中的其他类型中。

用根据本发明的装置增加游乐设施的安全性的根据本发明的方法的特征在于，当在游乐设施的至少一个组件的至少一个特征中发生变化时，机电系统在游乐设施的操作期间检测变化并触发平衡该变化的控制电路。根据游乐设施，能够实时地检测安全风险，例如，在旋转木马中或几乎为实时地，例如，在下一个停止期间在过山车中进行，以及在游乐设施的操作期间解决该安全风险，而不用将其关闭。

优选地，在这个过程中，如果机电系统检测到游乐设施紧急情况的至少一个组件的全故障，机电系统则执行紧急停止。与操作人员的当前响应速率相比，由机电系统执行的紧急停止更快和更安全。

优选地，测试信号在游乐设施的操作期间是连续地或随机地产生的且进行了分析以监控机电系统的可用性。在这么做时，还能够监控机电系统的操作可用性。

附图说明

由下列附图详细地解释本发明。其中：

图1为根据本发明的装置的一个实施例具有机电系统实施例的局部三维视图，

图2为根据图1的机电系统的详细视图，

图3为根据图1的机电系统的剖视图，

图4为在完好无损状态中的中空管形式的承载元件的示意图，

图5为在破裂状态中且从而在发生故障的情况下的图4中所示的中空管，

图6为具有内部销钉的轴的另一个实例，以及

图7为在图6中所示的螺栓的放大细节。

具体实施方式

为了避免不必要的重复，下面将一起描述图1、2和3。图中相同的参考数字中的每一个均表示相同的参考部分。

在图1中，将旋转木马轮廓，在这种情况下为小车60与旋转的垂直轴70连接起来的连接杆51与组件50相对应，其中要检测该组件50的特征变化。用轭状物31附接到旋转的垂直轴70的组件50在旋转木马的操作期间执行叠加的移动。在一方面，组件50围绕旋转的垂直轴70旋转，而在另一方面，组件50在由轭状物31引导的移动中沿垂直旋转轴70上下移动。在上下移动期间，组件50支撑小车60的重量且从而承担承载功能。在图1中所示的机电系统20仅示出一个组件50。优选地，机电系统20能够安装或改装在旋转木马的任何连接杆51上。

图2特别清楚地示出机电系统20是如何安装到旋转木马的组件50的。在其一端22，接头21利用轭状物31被附接到旋转木马的旋转的垂直轴70，其形成在组件50和轭状物31之间的连接。在接头21的另一端23，用螺钉接头24将第一夹具25附接。第一夹具25围绕组件50且用螺钉接头26对其进行安装。在接头21的两端22、23之间，由螺钉接头28附接第二夹具27。第二夹具27也围绕组件50且用螺钉接头29对其进行夹持。

接头21与附接到旋转垂直轴70的轭状物31以及第一夹具25和第二夹具27接收了机电系统20的一部分。在旋转木马的操作期间，如果组件50的承载功能受到影响，例如通过在旋转木马的操作期间执行组件50的上下移动且暴露于特别高应力的轭状物31上的材料磨损，那么这个部分则能够接管组件50的承载功能。材料磨损也可以发生在执行游乐设施的主要功能的组件上。具有至组件50的连接的作为二次系统的一部分的轭状物31对于组件50所安装至的接头Y来说是冗余的。

图3的剖视图清楚地示出能够如何检测在组件50的承载功能中的变化且从而检测冗余部分的功能的实施。接头21在旋转的垂直轴70上用轭状物31而附接至的接头21的一端22具有凹部32，紧固工具33(例如，夹持螺栓)穿过该凹部32以将接头21附接到轭状物31。凹部32进行定尺寸以使得，相关于在旋转木马的正常操作期间和限定的容限范围内发生的安全风险，凹部32的边缘34不与通过凹部32的紧固工具33相接触。如果组件50的承载功能在旋转木马的操作期间按影响安全性的方式发生改变，即，如果组件50的上下移动在重要的区域中发生改变，紧固工具33则与凹部32的边缘34相接触(如果凹部具有合适的尺寸的话)。因此，适当地进行定尺寸的凹部32构成检测在组件50的承载功能中的变化以及接头21的承载功能的实现的工具30。通过凹部32的附接工具33和凹部32能够按一种方式进行配置，以使得当凹部32的边缘34与附接工具33相接触时，产生能够被读作警告或遇险信号的电信号。

如果优选地由力传感器检测到凹部32的边缘34与通过其的紧固工具33的接触，第一工具30则能够在超过限定的最大量的接触力的情况下执行紧急停止，该情况将对应于组件50，特别是与轭状物31的全故障相对应。

图4示出常用于游乐设施中的组件的另一个实例。这是能够在游乐设施中用作承载管或轮轴的中空管100。中空管100也可以是中空轴。杆120位于与中轴线X同心的该中空管100的内部。杆120也可以是轴。可以由金属制成的中空管100和杆120不相接触，而是设有合适的电触点102、122。触点102、122中的每一个构成接触区域。这些触点102、122通过线路130、132与控制单元140连接。控制单元140检查触点102、122是否彼此相接触。理想地，即，如果中空轴100是完好无损的，触点102和122则不连接。为此，触点102为，例如，与附接至中空管100的内壁的导电涂层成电连接的。例如，触点122连接到在杆120的外部上的导电涂层。所提及的导电涂层优选为安装至中空管100的内部以及杆120的外部在其整个表面上。由于当中空管100为完好无损时中空管100和杆120不相接触，所以控制单元140也不检测触点102、122之间的短路。控制单元140能够对正确操作发出信号，例如，通过由控制单元140发出“开启”信号来实现。

图5示意性地示出中空管100的破裂。例如，这种破裂能够由于中空管100的材料疲劳或突然的外部机械载荷而发生。在图5中，中空管100的破裂点用箭头进行标记。中空管100的这种破裂使得中空管100的部分撞击单独持有的内杆120。在这个过程中，在中空管100内部的导电涂层与在杆120外部的导电涂层相接触。在图5中，这些触点是用参考数字150和152进行标记的。该短路通过触点102、122和线路130、132输送到控制单元140，其随后发出指示中空管100故障的信号。然而，由于位于中空管100内部中的杆120仍至少暂时地接管中空管100的承载功能，游乐设施在破裂后不会立即进行紧急停止。相反地，游乐设施可能，例如，完成其当前运行且其将仅暂停之后的操作。

虽然结合图4和图5所示的实施例所提到的是电执行中空管100的监控，但是这也可以通过光学监控，例如，通过扫描仪而很容易地实现。也可以电磁地执行监控，例如，用无线电、蓝牙和/或WLAN等进行。

在本发明的进一步的发展中，也可以在杆120和在中空管100的完好无损的状态中的中空管100之间提供永久接触且仅当该恒定的接触被中断时产生错误信号。将结合图6和7更详细地解释这种实施例。

图6转而示出具有布置在左和右侧上的两个轮子260、262的轴250。在轴250的内部，现在存在有在图7中更详细示出的螺栓200。螺栓200布置在轴250内。为此，轴250是中空的。螺栓200进行设计以使得其在破裂的情况下不能承载轴250的载荷。在这种情况下，其他形式和力配合的几何形状接管了安全功能，诸如承载功能直到关闭游乐设施为止。如果轴(可以是连接销)也破裂了，那么螺栓200也会由于应力过大而破裂。为了检测该破裂，采用曲折形式的微结构导体206安装至在两个绝缘层204、210之间的螺栓200。也可以并行地运行几个这样的导体，以使得多通道且从而使冗余监控为可能的。如果螺栓200由于应力过大而破裂，导体206则至少也会在一个点上中断。这种中断导致电阻从低阻抗到高阻抗的显著变化，这是由连接到与导体206相关联的电端子218、219的合适的控制单元进行中继。

在这种布置下，当轴250破裂时不会创建接触，而是永久地断开闭合触点以从控制单元产生错误信号。总之，应注意的是，为了清楚起见，决定在图6和7中不显示在其破裂的情况下接管轴250的承载能力的组件。在图7中也提到的参考数字216标识环216，其用于在轴250的内部安装螺栓200。

参考数字列表

10 设备

20 机电系统

21 接头

22 端

23 端

24 螺钉连接

25 夹具

26 螺钉连接

27 夹具

28 螺钉连接

29 螺钉连接

30 工具

31 轭状物

32 凹部

33 附接工具

34 边缘

40 工具

50 组件

51 连接杆

60 小车

70 旋转轴

100 中空管

102 触点

120 杆

122 触点

130 线路

132 线路

140 控制单元

150 接触区域

152 接触区域

200 螺栓

204 绝缘层

206 导电层

208 孔

210 绝缘层

216 轴

218 连接器

219 连接器

250 轴

260 轮子

262 轮子

X 轴线

Y 接头