用于乘客约束装置的锁定单元以及测试锁定单元功能的方法与流程

1.本发明涉及一种用于乘客约束装置的锁定单元、包括乘客约束装置和锁定单元的游乐设施乘客单元、以及测试锁定单元功能的方法。


背景技术：

2.为了安全起见，在会对乘客施加较大作用力或加速度的游乐设施上会设置有乘客约束装置。这些乘客约束装置将乘客固定在乘客接收区，使其无法离开乘客接收区(座椅、躺卧区、站立区等)。而且，游乐设施不同，其相应的乘客约束装置也能够更进一步地约束相关乘客的行动自由。例如，de3237684a1或de102019216083a1已经公开这种游乐设施乘客单元和乘客约束装置。
3.常见的约束元件，如约束杆是通过肩部、胸部、后背、腹部、臀部和/或腿部来固定乘客的。这类约束杆或其他约束元件特别地枢接于还包含了乘客接收区的乘客单元的结构，以此来根据相关乘客的个人体型，将其锁定在若干不同位置。
4.此处所利用的常规锁定系统包括棘轮或类似的机械锁定齿轮。根据已有的液压锁定元件，一般会在液压缸工作室内密封液压油，使得油体积随着约束元件或活塞杆的位置移动而发生变化，从而基于此来实现锁定功能。这样一来，约束元件的锁定在不同位置是无限可变的。液压缸是锁定单元一部分，除了实现约束元件具备的锁定功能外，还进一步具备其他功能。能够将液压缸适应性地设计成在解锁后主动打开约束元件。鉴于此，即可通过相关的液压调节器同步打开游乐设施所有乘客单元中的约束杆或其他约束元件，而不需要乘客干预，从而能够快速平稳地更换乘客。为此，除当时典型的双作用液压缸之外，液压调节器还包括液压蓄能器和带有传感器单元的电子单元。液压蓄能器能够在施压时储存液压油，并在约束元件闭合时利用从液压缸中排出的液压油进行蓄能。根据阀门的开关位置，液压缸通过液压蓄能器以在打开约束元件的意义上反向流动的方式对约束元件进行加压。为了确保能够闭合或打开约束元件，可以通过传感器单元监测活塞杆的位置。这样一来，甚至在游乐设施开始移动之前就能够将可能发生的安全风险降到最低。
5.对于这些锁定单元，为实现安全之目的，安全地将约束元件固定在所需的闭合位置是至关重要的。而且，即使是轻微泄漏也可能会随着时间推移使得约束元件产生略微松动，从而导致乘客在游乐设施运行时发生危险的情况。
6.因此，要定期对锁定单元进行测试，通常是每周测试几次，以确保其能正常运行。为此，机修工会在乘客接收区和约束元件之间安装有测试装置，以测试锁定单元的密封性。如果在进行功能测试的测试期间内其中一个锁定单元的密封性无法达标，就必须将其更换，以将事故风险降到最低。
7.实践已经证明，进行这类测试是非常可靠有用的。然而，这种功能测试非常耗费时间和成本。一方面，必须配备合适的测试设备；另一方面，还必须对游乐设施的每个锁定单元进行测试。部分现代游乐设施能够容纳30名乘客，假设每个锁定单元的测试时间为10分钟(安装测试装置、测试、移除测试装置)且每个乘客接收区有两个锁定单元，则预计总测试
时间需耗费10小时之久。当然，可以通过配备多个测试装置和机修工来缩短总测试时间，但这又会导致经济成本的增加。


技术实现要素：

8.因此，本发明的目的是提供一种用于乘客约束装置的锁定单元，从而能够更快、更经济地进行功能测试。此外，本发明的目的还在于提供一种相应地测试锁定单元功能的方法。
9.根据权利要求1的锁定单元和根据权利要求9的测试锁定单元功能的方法能够实现解决上述目的。从属权利要求描述了优选的实施方式。
10.相较于现有技术中已知的锁定单元，根据本发明的锁定单元的特征在于，能够将电子单元配置为切换到第一检测模式。根据本发明，在第一检测模式下，活塞杆处于第一限定参考位置，而且，电子单元被配置为通过传感器单元检测第一检测模式下活塞杆在第一参考期内的实际位置。而后，能够将测得的实际位置与存储在电子单元中的第一限位范围进行比较，当所述实际位置偏离第一限位范围时，电子单元被配置为生成警告信号。为实现本发明之目的，可以将实际位置理解为活塞杆的纯运动，单位是毫米/秒。
11.换句话说，为了进行功能测试，锁定单元的电子单元会被切换到第一检测模式，并且将约束元件移动到限定参考位置。在一个参考期内，会对各个实际位置和活塞杆的速度进行监测，优选地，对其不间断地进行监测。如果测得的实际位置在根据第一限位范围的规格内，则表明锁定单元的密封性足够好，那么，就能够排除约束元件的非故意至少部分打开的可能性。第一参考期和第一限位范围是相互匹配的，这样活塞杆的可接受移动也不会引发警告信号。
12.这样一来，只需将约束元件移动到限定参考位置即可，而无需耗费精力安装和卸载测试装置。也能够同时对几个锁定单元进行检查，从而使功能测试所需的总成本和时间降到最低。
13.优选地，电子单元被配置为可选择性地切换到第二检测模式，其中，活塞杆在该第二检测模式下处于第二限定参考位置。根据本发明，在该第二检测模式下，电子单元被配置为通过传感器单元检测活塞杆在第二参考期内的实际位置，并将所测得的各个位置与存储在电子单元中的第二限位范围进行比较。此外，电子单元还被配置为当所述实际位置偏离所述第二限位范围间时生成警告信号。所述第二参考期不同于所述第一参考期。替代地或附加地，所述第二限位范围不同于所述第一限位范围。在这种情况下，优选地，该第一参考期比第二参考期短。此外，优选地，该第二限位范围小于第一限位范围。优选地，该第二限定参考位置与第一限定参考位置相对应。
14.通过选择第一或第二检测模式，能够选择不同的功能测试方案，比如可以是用于日常测试或设施启动前常规测试的快速检测，以及用于间隔数天进行的更精确针对功能测试进行的维护检测。在进行上述维护检测时，对活塞杆移动的监测周期会更长。可以想到的是，例如，在游乐设施启动之前和约束元件闭合之后，可接受的移动范围是更大的，因为乘客经常对约束元件施加额外的力，从而使活塞杆加速发生移动。此外，在快速检测的情况下，参考期明显缩短，因此活塞杆的可接受移动会变大。鉴于维护检测是在没有乘客的情况下定期进行的，因此，只有锁定单元发生泄漏或受到环境影响才会导致活塞杆的移动。就此
而言，进行维护检测时，对(优选第二)限位范围的限定要比快速检测时更严格。
15.在这种情况下，可以想到的是，快速检测是在游乐设施启动前所选定的事件发生时自动进行的，例如可以在约束元件闭合后进行。优选地，产生警告信号后会阻止设施的启动，这样，在功能测试结果消极情况下，设施不会离站。
16.优选地，第一限定参考位置和/或第二限定参考位置与乘客约束装置的最小闭合位置相对应。鉴于此，在理论上能够在活塞杆的最大可能移动范围内将活塞杆的实际位置记录下来。因此，可以将活塞杆移动到参考点，该参考点与最大乘客所乘坐的约束元件的闭合位置相对应。
17.优选地，该电子单元包括存储器，其中电子单元被配置为通过传感器单元至少部分地检测所述活塞杆的实际位置，并将所述各个实际位置存储在所述存储器中。优选地，锁定单元具有用于读出存储器的数据接口。该存储器优选地是非易失性存储器。
18.所存储的数据可用于比较一个锁定单元的磨损与其他锁定单元的磨损，并评估游乐设施的占用情况。例如，根据上述数据，可以在一定时间后，将使用特别频繁的乘客接收区的锁定单元与使用明显不太频繁的乘客接收区的锁定单元交换，以整体上让磨损更均匀。
19.优选地，电子单元包括用于连接到乘坐控制系统的接口。特别地，电子单元由此被配置为可在第一检测模式和第二检测模式之间集中切换。
20.进一步地，根据权利要求8所述的游乐设施乘客单元能够解决上述问题。根据本发明，该游乐设施乘客单元包括上述的乘客约束装置和锁定单元，其中，该锁定单元的活塞杆与乘客约束装置相连。
21.根据本发明，还提供了一种测试上述锁定单元功能的方法。该方法包括以下步骤：将活塞杆移动至第一限定参考位置或第二限定参考位置；将电子单元切换到第一检测模式或第二检测模式；在第一检测模式下收集第一参考期内的实际位置，或在第二检测模式下收集第二参考期内的实际位置；将各个实际位置与第一检测模式下的第一限位范围或第二检测模式下的第二限位范围进行比较；以及，如果该实际位置偏离第一检测模式下的第一限位范围或第二检测模式下的第二限位范围，则输出警告信号。
22.优选地，活塞杆在移动到第一限定参考位置或第二限定参考位置之前，移动到与完全打开的乘客约束装置相对应的位置，其中，活塞杆的实际位置由电子单元检测。通过这种方式，能够检查蓄能器的预载。可以想到的是，如若无法将活塞杆移动到与完全打开的乘客约束装置相对应的位置，则电子单元会输出警告信号。
23.优选地，当第一检测模式下的实际位置落入第一限位范围或当第二检测模式下的实际位置落入第二限位范围内时，则电子单元会输出运行信号。这样一来，不仅能够保证锁定单元的功能测试结果是积极的，而且，游乐设施的操作者还能够通过这种级别的自动化节省时间并提高安全等级。
附图说明
24.下面将参照附图所示的实施例对本发明进行更详细的解释。附图中：
25.图1是根据本发明的游乐设施乘客单元的原理图；
26.图2是根据本发明的锁定单元的横截面图；
27.图3是根据图2所示锁定单元的液压电路的示意图；
28.图4是图2的放大细节图；以及
29.图5是根据本发明的用于测试锁定单元功能可靠性的方法的流程图。
具体实施方式
30.图1示意性地示出，游乐设施乘客单元包括乘客接收区1和乘客约束装置2。乘客接收区1被设置为座椅5，该座椅安装在游乐设施的基座结构3上，也即安装在座椅支撑件4上。乘客约束装置2包括以约束杆8的形式呈现的位置可调节的约束元件6，该约束杆可枢转地安装在游乐设施的基座结构3的接头7(如箭头a所示)上。该约束杆具有软垫压力板9，通过该压力板，能够将坐在座椅5上的乘客借助靠近臀部的大腿部位固定在座椅5上。
31.可锁定的锁定单元10能够作用于约束杆8。锁定单元10包括汽缸活塞单元11和液压蓄能器12。液压蓄能器12被配置为以弹簧活塞式蓄能器13形式存在的单元，它包括汽缸14。在汽缸14内，具有以密封方式引导的自由活塞15，从而将汽缸14内的弹簧室16和液压室17分开。根据本实施例，弹簧被配置为气体弹簧，相应地，弹簧室16被配置为气体室18。在弹簧活塞式蓄能器13的汽缸14旁边，平行设置的是被配置为差动汽缸20的汽缸活塞单元11的汽缸19。弹簧活塞式蓄能器13和汽缸活塞单元11能够形成结构单元，即汽缸活塞单元11的汽缸19和弹簧活塞式蓄能器13的汽缸14是集成汽缸组件21的部件。汽缸活塞单元11的活塞杆22铰接在约束杆8上。相反，汽缸组件21则与座椅支撑件4铰接。
32.可以设置特殊的封闭装置对弹簧室16的末端进行气密性密封，从而能甚至抵御在该处普遍存在的高气压。为此，该封闭装置具有填充口77，用于向弹簧室16(或气体室18)填充弹簧气体。填充口77(如图2所示)的特点在于，具有两级密封件。通过将嵌件81压入填充口80从而压住单向阀79来形成主密封元件82，其中，图中仅示出部分嵌件。次密封元件83由螺塞84形成。锁定单元10功能的实现得益于该特别可靠的密封方式；这是因为在弹簧室16中精确设置先导气压(以及维持设定的先导气压)是决定锁定单元10能否适用于特定应用的关键。在油侧85提供一个与气体侧相当的填充口，图2未详细示出。
33.图2示出了汽缸组件21的细节图。因此，弹簧活塞式蓄能器13的汽缸14由汽缸壳体23组成，该汽缸壳体可拆卸地设置在连接块25的开关板35上。如图所示，汽缸壳体23通过螺纹68和密封件69可拆卸地设置在开关板35上，这样就能够将整个液压蓄能器12作为一个整体固定在开关板35上或从开关板35上移走。汽缸组件21还包括一段挤出的双管状型材86。此外，汽缸壳体23被引导在挤出的双管状型材86的管状部33中，该管状部在径向上环绕该汽缸壳体23。连接块25也延伸穿过汽缸活塞单元11中汽缸19的一个端面。汽缸活塞单元11的汽缸19部分由双管状型材86的另一管状部87形成，并进一步采用双管结构。该双管结构具有外管26和内管27、头部28和底部29，其中，在内管27和外管26之间存在环形空间30。该环形空间30通过内管27的孔31与汽缸19的活塞杆工作空间32相通，其中，该工作空间32由活塞杆22的活塞46界定。此外，在头部28的一侧设有密封帽24。
34.包括开关板35的连接块25还包括封闭板34。汽缸活塞单元11的汽缸19被夹在密封帽24和连接板34之间。相应组件通过相应的拉杆被拉紧。
35.开关板35具有集成的管线与阀门装置，其液压连接液压蓄能器12的液压室17和汽缸活塞单元11。在管线与阀门装置中，通道36通过相应的转接头37与设置在穿透开关板35
底部29中的通道38相通，这些通道38能够通至活塞工作腔39或环形腔30中，其中，该活塞工作腔39或环形腔30是通过活塞46与活塞杆工作腔32分开的。开关板35还具有电气开关接口40，通过该接口40能够控制集成在管线与阀门装置中开关阀的开关螺线管41。
36.此外，汽缸活塞单元11包括电子单元88，该电子单元88有被配置为活塞位置传感器的传感器单元42。活塞位置传感器42包括主轴43。该主轴平行于汽缸轴线x延伸，相对于汽缸19轴向固定旋转安装，并且包括带有大螺距螺纹的螺纹部44，该螺纹部能够穿入至活塞46或活塞杆22的空腔45。螺纹部44与设置在活塞46上的相应主轴螺母47相互作用，从而使沿汽缸轴线x进行的活塞杆22或活塞46的线性运动转换为主轴43围绕其轴线的旋转。为了检测该主轴的旋转，换能器48被配置在汽缸19中，即在其底部29中。换能器48被配置为非接触式旋转换能器，其能够发出信号，并在感知活塞杆22或活塞46的实际位置时，将该信号切换到与之相连的电气控制接口。电子评估电路89与控制接口相连，这一点将在下文中详细描述。
37.在本实施例中，主轴螺母47完全收置于活塞46的孔中，并通过锯齿环54固定在孔中。主轴43被配置为包括两部分，具体包括表面设置有陡峭螺纹的主体部55和与该主体部55拧在一起的端件56。关于主轴43的轴承，滚动轴承57的内圈(未示出)被固定在主轴43上，该主轴位于从主体部55到端件56的过渡区域内。如图所示，滚动轴承57的内圈被夹在置于主体部55上的第一肩部58和置于端件56上的第二肩部59之间。对于如何在轴向和径向上对主轴43进行精确且无间隙的支撑，滚动轴承57被配置为可以在油作用下运行的双列滚珠轴承。滚动轴承57的外圈(也未示出)被支撑在轴承嵌件60中，该嵌件又被插入底部29的孔中，并通过密封环61与底部29密封。通过密封环62使轴承嵌件60相对于主轴43的端件56密封。滚动轴承57和轴承嵌件60的复合体通过锯齿环63夹在衬套64上，衬套64又能够分别固定换能器48的固定部件或传感器74，同样参见图4所示。
38.换能器(非接触式旋转换能器)48的旋转件67被固定在端件56穿过衬套64的部分上。如图所示，通过延伸穿过衬套64和旋转件67的销轴65来固定旋转件67。
39.如图2所示，电子评估电路89包括存储器，并被支撑在电路板35的接收空间66中。设置为接触式插座71的接口72连接至用于关闭该空间的盖件70。该接口72与游乐设施的上级控制器(未示出)相连。此外，还能够通过接口72来读出存储器。然而，也可以想到的是，还可以通过单独的接口读出存储器，例如通过nfc接口来读出。电子评估电路89通过信号线73与换能器48的固定部件74连接。
40.如图3的液压电路图所示，配置为2/2阀的开关阀49被流体设置在液压蓄能器12和活塞杆工作腔32之间。在没有相关开关螺线管41致动的情况下，开关阀49处于图3所示的安全位置，其中，通过设置单向阀50，能够让流体从差动缸20的活塞工作腔39流至活塞杆工作腔32，但阻止它向相反方向流动。因此，在该安全位置处，能够移动约束杆8使其离座椅5更近，而非离它更远。通过对与开关阀49相关的开关螺线管41施加压力，能够将开关阀49切换至第二位置，其中，在紧急情况下也能够通过手动致动触发器51来施加压力。在该位置处，设置有未被锁定的浮动位置，在此浮动位置处，液压蓄能器12能够通过管线与阀门装置对差动缸20的活塞工作腔39和活塞杆工作腔32进行加压。在该浮动位置处，在没有外力时，约束杆8上会作用有将其打开的力。然而，在浮动位置，可以手动将约束杆8移向其闭合位置处，以对抗相关的打开力。
41.所述管线与阀门装置还包括同样被配置为2/2阀且能够由相关开关螺线管41致动的第二开关阀52。该第二开关阀能够形成阻断阀装置53，当对相关开关螺线管作用时，通过它能够将液压油锁定在差动缸20中来阻断差动缸20，从而固定活塞杆22的位置。因此，约束杆8也固定在其相应位置上，特别地固定在其完全打开的位置上，从而能将约束杆8用作入口辅助工具。
42.下面将参照图5对电子单元88的各种模式进行详述。
43.能够通过上级乘坐控制系统将电子单元88切换到第一或第二检测模式。在游乐设施的正常行驶过程中，可以激活一种操作模式，并将活塞位置传感器42确定的静止状态下活塞杆22的实际位置存储在存储器中，被存储的分辨率能够事先自由限定。这些数据可例如用于评估锁定单元10的密封性和检测缓进磨损。
44.此外，存储在存储器中的关于活塞杆22的实际位置的数据也能够用来评估娱乐实施的占用情况。例如，根据上述数据，使用特别频繁的乘客座椅1的锁定单元10能够在一定时间后与使用明显不太频繁的乘客座椅1的锁定单元10交换，以整体上让磨损更均匀。
45.当上级乘坐控制系统将电子单元88切换到第一检测模式时，能够首先检查约束元件6是否闭合或活塞杆22是否处于预定的位置。只有当活塞杆22相应地处于第一限定参考位置时，第一参考期才开始，此时，能够通过活塞位置传感器42来检测活塞杆22的实际位置。在该示例性实施例中，第一限定参考位置对应于乘客约束装置2或约束元件6的最小闭合位置。只要第一参考期一过，电子单元88就会将测得的实际位置与第一限位范围进行比较。如果所有测得的实际位置都在第一限位范围内，则认为锁定单元10足够紧，并向上级乘坐控制系统输出运行信号。应该注意的是，一般能够自由限定第一参考期和第一限位范围。此外，也能够将第一检测模式限定为快速检测的模式，以便在设施启动之前以固定的时间间隔进行自动检测。
46.因此，也能够让上级乘坐控制系统将电子单元88切换至进行维护检测的第二检测模式，因此，此时也要首先检查约束元件6是否闭合或活塞杆22是否处于预定的位置。只有当活塞杆22相应地处于第二限定参考位置时，第二参考期才开始，此时，能够通过活塞位置传感器42来检测活塞杆22的实际位置。在该示例性实施例中，第二限定参考位置与第一限定参考位置相同，并对应于乘客约束装置2或约束元件6的最小闭合位置。只要第二参考期一过，电子单元88就会将测得的实际位置与第二限位范围进行比较。如果所有测得的实际位置都在第二限位范围内，就能够认为锁定单元10足够紧，并向上级乘坐控制系统输出运行信号。同样在第二检测模式下，能够自由限定第二参考期和第二限位范围。此外，能够想到的是，可以将活塞杆22提前移动至与完全打开的乘客约束装置2相对应的位置，从而来检测活塞杆22的实际位置。如果没有达到这个位置，电子单元88会发出警告信号，从而可以例如推定得出液压蓄能器12的预载不足等结论。
47.第一检测模式(快速检测)和第二检测模式(维护检测)之间的区别在于，维护检测是在更长的时间段内相应监测活塞杆22的移动。鉴于维护检测是在没有乘客的情况下定期进行的，因此，只有锁定单元10发生泄漏或受到环境影响才会导致活塞杆22发生移动。就此而言，对进行维护检测时第二限位范围的限定通常要比进行快速检测时更严格。
48.附图标记列表1 乘客接收区
2 乘客约束装置3 基座结构4 座椅支撑件5 座椅6 约束元件7 接头8 约束杆9 压力板10 锁定单元11 汽缸活塞单元12 液压蓄能器13 弹簧活塞式蓄能器14 汽缸15 自由活塞16 弹簧室17 液压室18 气体室19 汽缸20 差动缸21 汽缸组件22 活塞杆23 汽缸壳体24 密封盖25 连接块26 外管27 内管28 头部29 底部30 环形空间31 孔32 活塞杆工作空间33 管状部34 封闭板35 开关板36 通道37 转接头38 通道39 活塞工作室40 开关接口
41 开关螺线管42 传感器单元/活塞位置传感器43 主轴44 螺纹部45 空腔46 活塞47 主轴螺母48 换能器49 开关阀50 单向阀51 触发器52 开关阀53 阻断阀组件54 锯齿环55 主体部56 端件57 滚动轴承58 第一肩部59 第二肩部60 轴承嵌件61 密封环62 密封环63 锯齿环64 衬套65 销轴66 接收空间67 旋转件68 螺纹69 密封件70 盖件71 接触式插座72 接口73 信号线74 传感器/固定件77 填充口79 单向阀80 填充口81 嵌件82 主密封元件
83 次密封元件84 螺塞85 油侧86 挤出的双管状型材87 管状部88 电子单元89 评估电路。