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Whitepaper: Zipline-Bremsdynamik

Die Zip-Line-Bremsen zipSTOP und zipSTOP IR wurden entwickelt, um eine komfortable, zuverlässige Primärbremse zu bieten, die den Fahrkomfort und den Durchsatz der Zip-Line verbessert. Trotz der Tatsache, dass der zipSTOP unglaublich zuverlässig ist, wissen wir, dass er nur ein Teil eines umfassenden und richtigen Seilrutschen-Bremssystems ist, das Teil der gesamten Fahrt mit der Seilrutsche ist.

Um den Anforderungen der Industrie und den Installationsanweisungen für Komponenten zu entsprechen, muss jede Komponente innerhalb des gesamten Fahrgeschäftes installiert, getestet und inspiziert werden.

Betriebe sollten Vertrauen in ihre Bremskomponenten wie zipSTOP haben, sich aber der Möglichkeit unvorhergesehener Ausfälle der Primärbremse bewusst sein, wie z. Jede Seilrutscheninstallation mit einer Ankunftsgeschwindigkeit von über 10 km/h (6 mph) und bei Verwendung einer Seilrutschenbremse zipSTOP oder zipSTOP IR erfordert aufgrund des Fehlerrisikos eine Notfangvorrichtung (EAD). Dieses Kriterium basiert auf ACCT- und ASTM-Richtlinien.

Wenn es an der Zeit ist, einen Teilnehmer am Ende einer Seilrutsche anzuhalten, haben Geschwindigkeiten über 10 km/h (6 mph) dynamische Auswirkungen auf den menschlichen Körper. Es ist entscheidend, die Drücke zu verstehen, die beim Übergang von der Bewegung zu einem sicheren Halt auf den menschlichen Körper ausgeübt werden können, weshalb ein gut konzipiertes Bremssystem und eine geeignete Notbremse oder EAD erforderlich sind.

Was ist ein Zip-Line-Bremssystem?

Die Association for Challenge Course Technology (ACCT) und die American Society for Testing and Materials (ASTM) haben beide Standards, die für Seilrutschen und die Bremssysteme von Seilrutschen gelten. Eine EAD, auch Notbremse genannt, wird in bestimmten Szenarien von den ACCT-Standards vorgeschrieben, und die ASTM-Anforderungen besagen, dass Bremssysteme innerhalb einer Seilrutsche ausfallsicher sein müssen.

ACCT-Definitionen und -Standards:

  • Bremssystem: Eine Anordnung von Haupt- und Notbremsen, die so ausgelegt sind, dass sie zusammen funktionieren, um die Bewegung einer Person zu stoppen
  • Notbremse: Eine Bremse an einer Seilrutsche, die bei Ausfall der Hauptbremse ohne Zutun des Teilnehmers einrastet, um schwere oder tödliche Verletzungen zu verhindern

Die ACCT-Standards besagen, dass ein Seilrutschen-Bremssystem so konzipiert sein sollte, dass „das Risikoniveau für den Teilnehmer, das durch das Versagen des Bremssystems oder einer seiner Komponenten entsteht, einschließlich der Möglichkeit des Einklemmens, Bindens, Verfangens usw.“, angegangen wird. Die Standards besagen weiter, dass „eine qualifizierte Person“ die „Betriebseigenschaften des Bremssystems an den Extremen des Designkontinuums für Teilnehmergewicht und Ankunftsgeschwindigkeit“ testen soll.

ASTM-Definitionen und -Standards

*Hinweis: Die folgenden Normen sind relevante Auszüge aus ASTM F2291 und F2959

  • Bremssystem: In Bezug auf Luftabenteuerkurse umfassen Beispiele für Bremssysteme, sind aber nicht beschränkt auf: Längsreibungsbremsen, Scheiben- oder Trommelbremsen, Motorendbremsen, entweder an Bord oder außerhalb des vom Benutzer beförderten Fahrzeugs oder Geräts . Wenn der Ausfall des Bremssystems zu einem unsicheren Zustand führt, muss das Bremssystem ausfallsicher sein.
  • Ausfallsicher: Merkmal eines Abenteuerspielplatzes oder einer Komponente davon, die so konzipiert ist, dass der normale und erwartete Ausfallmodus zu einem
    sicheren Zustand führt.

Die ASTM-Normen besagen, dass „der Konstrukteur/Ingenieur eine Fahranalyse durchführen und dokumentieren muss, die zeigt, wie Gefahren für Personen gehandhabt wurden.“ Dieser Bericht muss eine Gefahrenminderung und eine Fehleranalyse in Form einer „Fehlerbaumanalyse, einer Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) oder einer anderen anerkannten Ingenieurpraxis“ enthalten.

Vergleiche der Ankunftsgeschwindigkeit

Viele Seilrutschen sind so konzipiert und hergestellt, dass sie den Teilnehmern ein aufregendes und angenehmes Erlebnis bieten. Dies führt normalerweise zu Seilrutschgeschwindigkeiten, was die Verwendung einer gut konzipierten Primärbremse und eines unabhängigen EAD erfordert. Am Ende einer Seilrutsche wurden zipSTOP und zipSTOP IR entwickelt, um die Teilnehmer sanft und sanft zum Stehen zu bringen.

Das zipSTOP IR, das für Fahrerankunftsraten von bis zu 60 km/h ausgelegt ist, ist das Produkt, das die schnellste Ankunftsgeschwindigkeit (37 mph) ermöglicht. Überlegen Sie, wie ein Mensch, der aus einer bestimmten Höhe fällt, mit einem Fahrer verglichen wird, der mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h (37 mph) ankommt. Gravitationsbeschleunigung ist eine Konstante auf der Erde und ist. Eine Person, die aus 4,7 Stockwerken über der Erde, etwa 14,2 m, fällt, würde bei einer typischen Stockwerkshöhe von 3 m (10 Fuß) Geschwindigkeiten von 60 km/h (16,7 m/s oder 37 mph) erreichen.

Ohne ein robustes und gründliches Sicherheitssystem würde niemand daran denken, aus einem fünfstöckigen Gebäude zu springen. Die Geschwindigkeiten der Seilrutschen erfordern ebenfalls einen voll funktionsfähigen Bremsmechanismus der Seilrutsche. Die zipSTOP Zip Line Brake ist einfach ein Teil eines umfassenden Zip Line-Bremssystems; ein EAD ist ebenfalls notwendig und sollte nicht übersehen werden.

Betrachten Sie das folgende Diagramm aus einer NASA-Forschung mit dem Titel Human Tolerance to Impact Velocities, um die kritischen Anforderungen sowohl für eine Primärbremse als auch für ein EAD weiter zu verdeutlichen. Dieses Diagramm zeigt die Überlebenswahrscheinlichkeit beim Aufprall auf eine harte, flache Oberfläche bei verschiedenen Geschwindigkeiten. Es zeigt, dass, wenn ein Proband mit einer vertikalen Geschwindigkeit von (keine horizontale Geschwindigkeit) fällt, er oder sie sich in der „Zone des marginalen Überlebens“ befindet, was bedeutet, dass ein hohes Risiko für schwere Schäden oder den Tod besteht. Dies ist die gleiche Geschwindigkeit, als würde man mit 60 Kilometern pro Stunde (37 Meilen pro Stunde) auf eine Terminalstruktur treffen oder aus 14,2 Metern (47 Fuß) fallen.

Die „Zone des garantierten Überlebens“ birgt immer noch ein hohes Risiko für schwere Verletzungen, also betrachten Sie dies nicht als sichere, akzeptable oder wünschenswerte Schlussfolgerung. Diese Tabelle betont das Risiko erheblicher Verletzungen oder Todesfälle, wenn Ihrer Seilrutsche ein gutes und umfassendes Bremssystem fehlt, sowie die entscheidende Bedeutung des Einbaus einer EAD in Ihre Seilrutsche. Fällt die Hauptbremse aus, muss das EAD selbst für eine sichere Bremsung sorgen.

Wir erkennen an, dass die meisten Seilrutschen keine Ankunftsgeschwindigkeit von 60 Kilometern pro Stunde (37 mph) haben. Bereits eine durchschnittliche Ankunftsgeschwindigkeit von 40 km/h (25 mph) kann zu einer gefährlichen Situation führen. Mit der gleichen Analogie ist eine Person, die mit einer Geschwindigkeit von 40 km/h (11,2 m/s oder 25 mph) ankommt, einem Sturz aus einer Höhe von 6 m (20 Fuß) oder zwei Stockwerken ähnlich. Dies steht kurz vor dem Übergang vom sicheren zum unwahrscheinlichen Überleben. Auch hier würden sich die meisten Personen nicht sicher fühlen, aus dieser Höhe zu springen, wenn keine Sicherheitsvorkehrungen getroffen würden.

Die folgenden Diagramme zeigen die Beziehung zwischen Ankunftsgeschwindigkeiten und Freifallentfernungen. Diese Zahlen können verwendet werden, um die Ankunftszeiten der Seilrutsche abzuschätzen und zu bestimmen, wie weit ein Passagier “fällt”, wenn er eine Terminalplattform erreicht. Abbildung 3 zeigt, wie ein Fahrer, der mit 30 mph fährt, die gleiche Geschwindigkeit hat wie jemand, der aus einer Höhe von 30 Fuß fällt.

Warum sind Notbremsen mit Führerbetätigung nicht ratsam? Eine Hauptbremse an einer Seilrutsche soll jeden Teilnehmer erfolgreich zu einem sicheren Halt bringen. Unabhängig von der Art der Primärbremse ist ein angemessenes EAD erforderlich, um sich gegen unvorhergesehene Ausfälle der Primärbremse zu wehren. Wenn zum Beispiel eine Person auf einer Seilrutsche ohnmächtig wird und die Handbremse als Hauptbremse verwendet, wie wird sie am Ende der Seilrutsche gestoppt? Was wäre, wenn eine Ratte die Umleitungsleine eines zipSTOP durchkaut und sie vom Rest des Bremssystems abschneidet? Es muss ein Backup-System vorhanden sein, um alle Passagiere sicher zum Stehen zu bringen.

Viele Zip-Line-Betreiber schicken vor allen Passagieren einen Führer nach unten, um zum Terminal-Plattform zu gelangen, damit sie ihre Passagiere am Ende der Reise begrüßen können. Was ist die Notbremse dieses Reiseleiters, wenn er oder sie als Notbremse für ankommende Teilnehmer fungiert? Wir haben von mindestens einem Bergführer gehört, der vom Blitz getroffen und während des Abstiegs bewusstlos wurde, wodurch Handbremsen unmöglich wurde.

Es ist anekdotisch, aber es ist wahrscheinlicher, dass Guides für Seilrutschen schwer verletzt werden als Teilnehmer. Der Hauptgrund ist, dass sie häufiger Seilrutschen fahren als der durchschnittliche Teilnehmer, was ihre Exposition erhöht. Es ist vergleichbar mit der Vorstellung, dass erfahrene Backcountry-Skifahrer eher von einer Lawine erfasst werden, da ihre Expositionszeit in Lawinengelände so viel länger ist. Je länger du damit verbringst, etwas Gefährliches zu tun, desto wahrscheinlicher wird etwas Schlimmes passieren. Wenn etwas verhinderte, dass eine Hauptbremse wie beabsichtigt funktionierte, war die Person, die am häufigsten mit der Seilrutsche fuhr, statistisch gesehen am ehesten betroffen. Guides sollten die gleichen Sicherheitsvorkehrungen wie zahlende Kunden erhalten, um sie zu schützen. Aus diesem Grund werden von Führern eingeleitete Notbremsungen nicht als EADs empfohlen.

Guide-aktivierte EADs werden auch nicht empfohlen, da beim Versuch, das EAD zu aktivieren, ein größeres Risiko menschlicher Fehler besteht, z. B. wenn eine manuelle Bremse nicht zurückgesetzt oder eine Bremse nicht rechtzeitig aktiviert wird. Ein Prusik-Knoten ist ein beliebtes Backup, aber es erfordert, dass der Führer am Knoten zieht, um ihn zu aktivieren. Berücksichtigen Sie die Umstände, unter denen diese Sicherung erforderlich wäre. Ein Führer muss den Prusikknoten in ein paar Sekunden auslösen, wenn die Primärbremse ausfällt.

Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem eine von der Führung aktivierte Notfangvorrichtung erforderlich ist. Wenn der Teilnehmer die Bremszone erreicht, fährt er mit 60 Kilometern pro Stunde (37 Meilen pro Stunde) und die Hauptbremse löst nicht aus. Der maximale Bremsweg des zipSTOP IR beträgt 20 Meter (65 Fuß), und der Teilnehmer legt diese Strecke in 1,2 Sekunden zurück. Bevor der Fahrer das Ende der Linie erreicht, ist es unwahrscheinlich, dass der Guide die Notbremse verwendet. Laut der Harvard Database of Useful Biological Numbers beträgt die obere durchschnittliche Zeit für einen einzelnen Wimpernschlag 0,4 Sekunden. Anders ausgedrückt, der Führer hat das Äquivalent von drei Blinzeln, um zu reagieren und einen Notstopp auszulösen. Um es gelinde auszudrücken, diese Reaktionszeit wäre unglaublich.

Während des Bremsens erfahrene G-Lasten

Viele Faktoren beeinflussen, ob ein Fahrer beim Endbremsen einen größeren Schaden erleidet oder stirbt. Dazu können der Grund für das Stoppen des Teilnehmers, die Orientierung des Fahrers, die Art der verwendeten Hardware usw. gehören. Die g-Last oder das Gefühl des Gewichts, das beim Abbremsen empfunden wird, ist ein nützlicher Parameter, um die Kräfte zu verstehen, die beim Bremsen auf einen Radfahrer ausgeübt werden. Eine Person fühlt 1 G vertikal, wenn sie auf dem Boden steht (ihr eigenes Körpergewicht). Wenn ein Autofahrer auf die Bremse tritt, sind hohe horizontale G-Lasten zu spüren, während niedrige G-Lasten zu spüren sind, wenn ein Fahrer vorsichtig anhält. Die G-Lasten, die ein Objekt erfährt, das auf kurze Distanz verzögert (stoppt), sind größer als die, die ein Objekt erfährt, das über eine lange Distanz langsamer wird.

Beim Abbremsen in +X-Richtung, wie es die meisten Seilrutschen beim Bremsen tun, darf ein Teilnehmer gemäß ASTM F2291 die 6-fache Schwerkraft (6 G) erfahren (siehe Abbildung 4). In der Zip-Line-Industrie ist es jedoch allgemein bekannt, dass eine Person, die beim Bremsen 6 G erfährt, nach oben schwingt und möglicherweise das Seil der Zip-Line berührt. Aufgrund des Aufschwungs und des Komforts des Fahrers wird kein Bremsszenario mit einem zipSTOP oder zipSTOP IR empfohlen, bei dem ein Teilnehmer auf mehr als 2,5 G trifft. Die Linie für den Mindestbremsweg (BD MIN) in den Bremswegtabellen im Installations-, Betriebs- und Wartungshandbuch der zipSTOP-Seilrutschenbremse wird durch diese Grenze bestimmt.

Lassen Sie uns einen theoretischen Blick darauf werfen, wie verschiedene Bremssysteme g-Lasten erzeugen, unter Berücksichtigung der maximalen g-Lasten, wie von ASTM (6 G) und unseren (2,5 G) angegeben. Denken Sie daran, dass der Bremsweg entscheidend für das Verständnis von g-Belastungen ist. Die G-Lasten, die ein Objekt erfährt, das auf kurze Distanz verzögert (stoppt), sind größer als die, die ein Objekt erfährt, das über eine lange Distanz langsamer wird.

Werfen wir einen Blick auf eine Bremssituation bei der Höchstgeschwindigkeit des zipSTOP IR, um zu sehen, auf wie viele Gs ein Fahrer stoßen könnte. Die primäre Bremse greift nicht, weil ein Eichhörnchen durch die Umleitungsleine gekaut hat. Der Guide hätte 1,2 Sekunden Zeit, um den Backup-Prusik-Knoten zu aktivieren. Eine Prusik-Knoten-Notbremse, falls funktionsfähig, würde den Fahrer in etwa 0,5 Metern (1,6 Fuß) anhalten. Der Fahrer wird 28,3 G ausgesetzt, etwa dem 5-fachen des ASTM-Maximums. Der Fahrer würde 14 G erleiden, selbst wenn der Bremsweg einen ganzen Meter (3,3 Fuß) betragen würde. Auch hier erkennen wir, dass die meisten Seilrutschen keine Ankunftsgeschwindigkeit von 60 Kilometern pro Stunde (37mph) haben. Selbst eine durchschnittlichere Ankunftsgeschwindigkeit von etwa 40 km/h (25 mph) kann zu einer gefährlichen Situation führen. Im selben Beispiel erfährt eine Person, die mit 40 km/h (25 mph) fährt, 13 G, wenn sie innerhalb von 0,5 m (1,6 ft) angehalten wird. Überlegen Sie, was passieren würde, wenn ein unwirksames EAD eingesetzt würde, z. B. eine Kabelklemme, die den Fahrer in viel kürzerer Entfernung anhalten würde.

Bitte beachten Sie, dass es sich bei der angegebenen Berechnungsmethode um eine vereinfachte theoretische Berechnung handelt, die nur die bestmöglichen g-Last-Szenarien zeigt. Die Berechnungen basieren darauf, dass der Teilnehmer während des gesamten Notbremswegs mit einer konstanten Geschwindigkeit verzögert. Wenn zum Beispiel einem Teilnehmer, der sich mit 38 km/h (24 mph) bewegt, ein Bremsweg von 1 Meter gegeben wird, erfährt er 6 G. (3,3 ft). Dies gilt nicht in jedem Notbremsszenario.

Ein Teilnehmer wird in der Realität eine minimale und maximale g-Belastung erfahren. Wenn die Federn komprimiert werden, erhöht sich die Verzögerung eines Federpakets, was zu höheren Verzögerungen und g-Lasten führt als im Beispiel berechnet. Ein Teilnehmer ist auch nicht dauerhaft an einem Trolley befestigt, wodurch der Fahrer schwingen und möglicherweise den Bremsweg verlängern und die G-Lasten verringern kann. Theoretische Daten können als Ausgangspunkt dienen, es gibt jedoch andere Variablen, die die Umstände einer Notbremsung beeinflussen. Aus diesem Grund ist die bevorzugte Methode zur Bestätigung eines EAD das reale Testen mit speziell angefertigten Testgeräten, die von einem qualifizierten Designer oder Ingenieur durchgeführt werden. ASTM F2137 Standard Practice for Measuring the Dynamic Characteristics of Amusement Rides and Devices beschreibt diese Art von Tests.

So testen Sie eine Primärbremse und EAD

Die ACCT-Standards besagen, dass eine Notbremse Folgendes ist: Eine Bremse, die sich an einer Seilrutsche befindet und bei Ausfall der Hauptbremse ohne Zutun des Teilnehmers einrastet, um schwere oder tödliche Verletzungen zu verhindern. Die Standards legen keine bestimmten Arten von Geräten oder Marken fest, und wir unterstützen keine bestimmten Produkte. Jede Zip-Line-Installation ist einzigartig und anders, und es liegt in der Verantwortung der Installateure, Betreiber und Erbauer, sicherzustellen, dass die zipSTOP-Zip-Line-Bremse gemäß den ACCT- und/oder ASTM-Standards und dem zipSTOP-Bedienerhandbuch mit einem angemessenen EAD installiert und betrieben wird .

Gemäß ACCT gibt es Testanforderungen für ein Seilrutschen-Bremssystem:

Eine qualifizierte Person muss die Methoden entwerfen, die Durchführung überwachen und die Ergebnisse der Betriebsprüfungen bewerten. Alle Prüfungen müssen Folgendes nachweisen:

  • Betriebseigenschaften des Bremssystems am Extrem des Designkontinuums für Teilnehmergewicht und Ankunftsgeschwindigkeit
  • Bestätigung, dass das Bremssystem zuverlässig und wie vorgesehen funktioniert

Da eine Notbremse Teil eines vollständigen Bremssystems gemäß der ACCT-Definition ist, muss sie gemäß den ACCT-Standards geprüft werden, wenn: Bei Ausfall der Primärbremse beides der folgenden Ereignisse eintreten kann:

  • Der Teilnehmer erreicht den Landebereich der Seilrutsche mit einer Geschwindigkeit von mehr als 10 km/h
  • Der Teilnehmer erlebt einen unbeabsichtigten und/oder schädlichen Kontakt mit Gelände, Gegenständen oder Personen im Landebereich der Seilrutsche

Gemäß ASTM F1193 müssen Leistungstests durchgeführt werden:

  • Leistungstests – Diese sollten aus einer Reihe spezifizierter Tests bestehen, die verwendet werden können, um festzustellen, ob das neu errichtete Fahrgeschäft oder Gerät den ursprünglichen Konstruktionskriterien entspricht

Da das ursprüngliche Konstruktionskriterium des Bremssystems darin besteht, dass es ausfallsicher ist, muss es getestet werden, um nachzuweisen, dass das Bremssystem tatsächlich ausfallsicher ist. We Technologies empfiehlt, die Wirksamkeit eines vorgeschlagenen EAD zu testen, indem die primäre Bremse getrennt und eine Reihe von Testgewichten (unbemannt) die Seilrutsche entlang geschickt werden. Beobachten Sie die Ankunftsgeschwindigkeit und die Gewichte, die sich auf die vorgeschlagene EAD auswirken. Könnte es zu schweren Verletzungen oder zum Tod kommen, scheint dies zu einem sicheren Zustand zu führen? Wenn es zu schweren Verletzungen oder zum Tod kommen könnte oder es nicht zu einem sicheren Zustand führt, ist es keine
Notbremse.

Es ist nicht direkt in den ASTM- oder ACCT-Standards angegeben, aber es sollte beachtet werden, dass bestimmte Bedingungen die Ankunftsgeschwindigkeit eines Teilnehmers stark beeinflussen können. Kalte Temperaturen, nasse Bedingungen und starker Wind können die Ankunftsgeschwindigkeit des Fahrers stark erhöhen und sollten beim Testen berücksichtigt und von der Primärbremse und dem EAD berücksichtigt werden

Fazit

Für ein komplettes Seilrutschen-Bremssystem und Risikominderung sind eine Primärbremse und ein EAD erforderlich. Im schlimmsten Fall kann eine ordnungsgemäß konstruierte, installierte und getestete Primärbremse und EAD an Ihrer Seilrutsche den Unterschied zwischen Leben und Tod ausmachen. Dies ist einer der Gründe, warum alle Zip-Line-Installationen, die die Zip-Line-Bremsen zipSTOP und zipSTOP IR verwenden, die Verwendung von EADs erfordern. Dieses Kriterium basiert auf ACCT- und ASTM-Richtlinien.

Diese Richtlinien sowie unsere EAD-Anforderungen sollen der gesamten Seilrutschenbranche zugute kommen. Da Zip-Lining immer beliebter wird, werden weniger Gefahren, bessere Zuverlässigkeit und weniger Verletzungen dazu beitragen, das Vertrauen zu stärken und die Gesundheit der Branche zu verbessern. Wir schlagen vor, physische Tests und regelmäßige Inspektionen durchzuführen, um die Wirksamkeit aller Bremssysteme zu gewährleisten und sicherzustellen, dass Ihre Primärbremse und Ihr EAD für die Worst-Case-Situation gut ausgelegt sind.

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