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序号 姓名 职务/职称 电子邮箱 承担任务
1 周伟 副院长/教授 zhouweihy@126.com 总体规划；教学设计
2 刘佳 讲师 liujia@hbu.edu.cn 教学设计；在线教学服务人员
3 翟科 讲师 kezhai61@163.com 实验教学；在线教学服务人员
4 闫晓丽 讲师 bdyanxiaoli@163.com 实验教学；在线教学服务人员
5 苏明明 讲师 sumingming0718@163.com 技术服务人员
一、实验教学目标
学生通过完成本虚拟仿真实验，能够达到以下教学目标：
知识目标：（1）理解大型过山车的结构特点和运行过程；（2）掌握过山车安全隐患辨识以及对应安全检测的基础知识；（3）明晰大型游乐设施目视检测和无损检测技术手段、安全评价与修复方法以及相关安全技术要求；（4）区别过山车的安全事故类型及对应的应急处置策略；（5）熟知过山车安全事故原因分析方法以及常见事故致因。
能力目标：（1）根据大型游乐设备实际运行场景，识别可能影响设备运行与乘客生命安全的事故隐患，合理选择技术手段和仪器设备设计方案，针对事故隐患开展目视检测或无损检测研究，正确评价分析检测结果得到有效结论并采取恰当的修复方案；（2）及时应对不同类型的大型过山车游乐设备安全事故，选择科学的应急处置方案开展救援，正确分析事故发生原因并进行事故现场恢复；（3）提升综合运用特种设备安全及检验检测技术课程群的相关知识解决过山车安全运行与应急救援复杂工程问题的能力。
素质目标：（1）形成“隐患分析—安全检测—安全评价—安全管理—应急救援—事故分析—现场恢复”的全周期安全工程思维模式；（2）树立为乘客生命安全高度负责的责任担当意识，塑造严谨认真、全面细致、高效规范的职业素养。
二、实验原理
1）大型过山车游乐设备的运动过程与危险
过山车利用了能量守恒、加速度和作用力传递等物理学原理。借助弹射器或链条，列车被推至最高点，然后在重力势能的作用下沿轨道滑行后回到起始位置。列车运行过程中作用在乘客身上的力不断变化，引发超重、失重、抛离等感官刺激。然而，过山车在运营过程中可能会遭遇多种物的不安全状态和人的不安全行为，如控制系统故障、停电、高空坠物、轨道断裂、车厢连接轴断裂、车轮支撑失效、安全压肩失效、乘客突发身体不适等，导致安全事故发生，给乘客带来伤害。
2）大型过山车游乐设备的检验检测原理
脉冲反射式超声波探伤基于超声波在声阻抗不同的介质交界面会产生反射现象。为了获得工件内部的全信息图像，数字超声波检测技术实现了对工件的断层显示。对于重要轴（销轴），按照GB/T 34370.5标准相关规定的方法进行，缺陷等级评定不低于II级。声发射是指材料或结构受载荷作用产生变形或断裂，以应力波形式释放应变能的现象，通过对过山车运行过程中立柱的声发射监测，实现异常振动辨识。
磁粉检测的物理基础是缺陷处漏磁场与磁粉之间的相互作用。当铁磁性部件被磁化后，部件自身的不连续性会导致表面和近表面的磁力线发生局部畸变，从而产生漏磁场。漏磁场吸附施加在表面的磁粉，形成磁痕，进而显示出裂纹等缺陷的形状和大小等信息。渗透检测主要用于非疏孔部件表面的裂纹检测，渗透液施加于部件表面后毛细作用驱动渗透液渗入表面的细小裂纹中，清除多余渗透液经过干燥后施加显像剂，裂纹中的渗透液在毛细作用下重新被吸附到部件表面形成放大的缺陷显示，对于重要轴（销轴）和重要焊缝，按照 GB/T 34370标准相关规定进行，缺陷等级评定不低于I级。
3）大型过山车游乐设备的应急救援与事故调查
当发生悬停、倒滑、脱轨、乘客甩出等事故，人员救助是应急救援的首要任务，如提升段突然停电时列车通过防倒滑装置停在轨道上，操作人员到达受困位置后手动打开安全压杠，引导乘客依次沿检修通道疏散。现场安全管理人员应立即向园区负责人上报事故情况并组织营救受害受困乘客，对事故造成的危害进行评估,组织危害区域内的其他人员疏散撤离。园区负责人应及时向安全生产监督管理和特种设备监管部门报告事故情况，必要时请求医疗和消防等方面力量的援助。应急处置完成后应及时调查事故原因，消除事故后果,并做好现场的修复和恢复运营等工作。
知识点：共5 个
大型过山车游乐设备 ①大型过山车主要组成部分； ②大型过山车的运行原理。
危险有害因素辨识 ①大型游乐设施危险源； ②安全检查表； ③过山车安全检查方法。
过山车运行安全管理 ①工作人员职责范围； ②乘客身体状态及随身物品安全要求； ③过山车周期性安全检查及技术交底； ④过山车运行前的准备工作。
过山车关键部位目视检测与无损检测 ①目视检测实施方法； ②无损检测原理与仪器使用方法； ③危险源安全评价； ④危险源处置方法。
过山车安全事故应急救援 ①事故现场处置策略； ②事故报告制度； ③事故救援方案。
三、实验教学过程
本虚拟仿真实验采用项目式教学，具体包括项目引入、知识铺垫、隐患识别、安全检测与修复、过山车运行、事故应急救援与原因分析、评价总结七个环节。
1）项目引入部分
通过视频介绍过山车游乐设备基本情况和事故发生类型，针对典型双环过山车运营案例，引出过山车隐患辨识、安全检测和事故应急处置的总体需求。
2）知识铺垫部分
学生通过线上自主学习获得实验操作必备的知识和技能。了解过山车基本组成和运行过程安全技术要求，掌握无损检测技术操作规程和检测结果评价与修复方法，明晰事故应急处置基本原则。
3）隐患识别
学生聚焦悬停、倒滑、脱轨、乘客甩出等典型过山车事故类型，从物的不安全状态和人的不安全行为等方面全面分析过山车系统和运营过程中可能存在的隐患，如车轮、轨道、焊缝、车辆连接轴、压臂等关键部位的裂纹和磨损；止逆齿、刹车片和立柱等关键部位的变形；启动、急停、停车以及压臂动作的有效性等。对应隐患与事故类型，进一步选择事故隐患的检测方法。
4）安全检测与修复
学生针对过山车关键部位事故隐患，选择目视检测和适当的无损检测技术，根据检测规程开展实验获得检测结果，分析评价隐患的危险性，针对隐患的危险程度采取恰当的修复手段。对于过山车的控制系统，学生通过重复两次试运行过程，对启动、停车、急停、压臂动作等进行检查。
5）过山车运行
学生以操作人员视角检查环境参数以及每位乘客的身体状态与随身物品，确认乘客满足过山车乘坐条件，逐一为每位乘客扣紧安全压臂，准备工作结束后启动过山车。
6）事故应急救援与原因分析
系统根据未检查出或处置不当的事故隐患，出现悬停、倒滑、脱轨、乘客甩出等事故。学生以安全管理人员视角首先对事故情况进行上报，随后根据不同事故类型，采取不同的应急处置策略，对受困受害人员进行救援。分析事故发生的原因，总结事故教训，对事故现场进行还原和恢复。
7）评价总结部分
本实验注重过程性评价与综合性评价，依据工程教育专业认证标准和注册安全工程师及无损检测工程师执业标准制订实验评价标准。评价由同学间互评、指导教师评价和行业专家评价三部分组成。每名完成实验学习的同学不仅得到实验成绩，还能得到进一步攻克薄弱环节的学习建议。
1）基于公有云服务器部署的系统，5M-10M带宽；
2）基于局域网服务器部署的系统，10M-50M带宽；
3）能够支持150人同时在线。
（1）依托行业，产教融合，培养符合产业需求的复合型工程人才
本课程团队联合中国特种设备检测研究院行业专家以及游乐设施行业龙头企业，面向大型游乐设施特种设备安全运行与应急救援过程中的复杂工程问题，基于过山车游乐项目提炼形成教学案例，将本团队关于特种设备无损检测技术研究的最新成果实时补充到教学中，开展虚拟仿真实验教学研究。参照典型双环过山车的结构特点建立模型，依据隐患识别、安全检查、安全评价、隐患处置相关法规标准和技术规程开展安全检测实验，将过山车事故类型与隐患处置相关联，事故发生后开展应急救援工作并分析事故原因及教训。行业专家全程参与课程建设，保证课程始终逼近大型游乐设施场景下的安全工程实践。
（2）还原场景，双标融合，强化学生解决复杂工程问题的能力
深入贯彻工程教育专业认证理念，深入挖掘特种设备安全与检验检测领域的复杂工程问题，以双环过山车的安全运行以及应急救援为载体开展项目式教学。以学生的学为中心、教师指导为辅，实验项目具有趣味性和挑战性，可以满足学生的个性化学习需求，解决实际问题，调动学习热情、激发创新潜力。通过将工程认证标准与行业工程师执业标准有机衔接，学生得以扎实掌握特种设备行业检测分析与安全管理的相关知识与技能。实验评价以成果为导向，考核学生在隐患辨识、检测评价与修复、事故应急处置与原因分析等环节解决实际问题的能力。多维度评价方式包括同学间互评、指导教师评价和行业专家评价，过程性评价与终结性评价结合，以评促学，以评促改，实现课程质量持续提升。
（3）立德树人，思政育人，塑造学生安全工程职业素养
围绕立德树人根本任务，结合安全工程从业人员的专业使命，结合游乐设施行业满足人民对美好生活的向往以及对安全的基本需求，从国家、社会、家庭、个人四个层面出发，夯实学生的安全责任意识，塑造学生对保障特种设备安全的使命感，提升职业素养，进一步激发学习动力。
面向高校的教学推广应用计划：目前本虚拟仿真实验项目已经用在河北大学安全工程专业的实验教学中，河北大学提供了稳固的实验平台。今后将逐步与河北省内高校、全国开设安全工程专业的高校进行合作，搭建虚拟仿真实验共享平台，实现资源实时共享、在线联网教学。
面向社会的推广与持续服务计划：本实验项目计划首先在特种设备无损检测和安全监管行业进行推广，以中国特种设备检测研究院、河北省特种设备监督检验研究院为应用推广基地，逐步推广到全国游乐设施行业从业人员，并辐射到压力容器/管道检验检测和钢结构建筑健康监测等相关行业。
本团队承诺：申报课程的实验教学设计具有一定的原创性，课程所属学校对本实验课程内容（包括但不限于实验软件、操作系统、教学视频、教学课件、辅助参考资料、实验操作手册、实验案例、测验试题、实验报告、答疑、网页宣传图片文字等组成本实验课程的一切资源）享有著作权，保证所申报的课程或其任何一部分均不会侵犯任何第三方的合法权益。