澳门新濠影汇酒店坐落于澳门路氹城地区, 毗邻威尼斯人2, 3期。新濠影汇的2幢塔楼之间新建1个“8”字形的游乐设施———黄金轮 (golden wheel) 。黄金轮底部位于酒店22楼 (84.600m) , 顶部位于酒店37楼 (129.700m) , 总升降高度45.1m, 总宽度21.2m。黄金轮运行轨迹为“8”字形, 以传动链驱动方式带动17个观光式球舱连续以“8”字形运行, 最大载客量为170人, 如图1所示。

1) 黄金轮安装位于2幢塔楼之间, 存在上有连廊、下有裙房的结构限制, 施工作业面狭小, 无法设置大形起重设备, 高空作业风险大。

2) 因黄金轮传动系统采用了链式传动的方式, 在“8”字形未闭环之前, 是一个不稳定体系, 所以施工过程控制要求较高。

3) 摩天轮是大型特种设备, 因此安装精度、系统调试要求高。

4) 针对大型摩天轮的逃生系统, 国内外无成熟案例可借鉴, 受实际建筑结构的制约因素较多, 设计与安装困难。

主要组成:骨架、导轨、传动链、驱动装置、球舱。骨架与主体结构连接, 并支撑着整个黄金轮系统;导轨用螺栓固定在骨架内圈;传动链总共40段, 其中1段为闭合调节段, 其余为固接段, 固接段通过销轴连接, 销轴连接需现场加热至180~220℃后热装, 传动链通过导轨卡槽装入导轨内, 转轮沿着轨道行走;驱动装置与传动链用销轴连接后即可驱动转轮;球舱总共17只, 单只重6t, 球舱与传动链通过螺栓连接, 由驱动装置驱动传动链, 传动链带动球舱沿“8”字形轨迹运行, 如图2所示。

施工工艺流程:骨架安装→轨道安装→传动链安装→驱动装置安装→球舱安装 (对称旋转) →上下客平台安装→机电系统安装→控制系统等安装→系统调试→验收→运行。

1) 骨架与轨道安装骨架与轨道和两侧塔楼的主体结构同时施工, 由塔楼起重机散装。在塔楼主体结构完成后, 因上部连廊贯通, 此时起重机没有空间对黄金轮剩余部分进行吊装。

2) 传动链安装以6段为1个小组单元, 最后1个小组单元为4段。用手拉葫芦进行起吊, 使传动链沿着轨道旋转滑移, 每经过一个转换点, 用替换葫芦进行转换吊点转换。

3) 球舱安装此时传动链已经闭合, 驱动装置驱动球舱随着传动链行走。为了满足球舱各个施工阶段在传动链上的质量均衡布置, 减少球舱安装过程中的临时措施, 采取了对称旋转安装法, 分16个步骤进行安装, 如图3所示。

4) 上下客平台乘客在22楼平台进入或离开球舱。

5) 其余待机电安装与控制系统安装完成后, 进行系统调试, 通过业主、澳门发展及质量研究所、消防部门的三方验收通过后, 黄金轮投入运行。

救援系统主要包括吊船系统、导向系统、驱动系统、操作控制系统四大部分。吊船通过钢丝绳承载实现升降运动, 如图4所示。

1) 吊船结构设计吊船尺寸需要覆盖整个黄金轮的运行轨迹。吊船结构采用钢桁架形式, 其尺寸为:20 600mm (长) ×2 200mm (高) ×1 500mm (宽) 。吊船底板是金属花纹板, 侧壁由围栏及内衬铁丝网组成, 网格密度为10mm×10mm。

吊船共设置6个可调式吊点。吊点采用次梁与链条调节器组合而成, 链条调节器可对吊点进行竖向调节, 以此来补偿各卷筒钢丝绳因安装或加工原因造成的长度误差。

通过合理的模块分组及前后层叠的方式, 使船舱移门通过不同开门、关门组合实现全范围覆盖的救援要求。

在吊船结构设计时, 吊船恒荷载358kg/m²、活荷载为1k N/m²、风荷载取标准值4.19k Pa, 体形系数取μ_s=2.0。因上部原有结构的连廊承载力有限, 结构设计时以最不利工况的组合荷载为边界, 得到应力与应变分布, 如图5所示。

为考虑吊船的结构安全, 6个吊点为冗余设计, 若任意1个吊点失效, 剩余的5个吊点均能使吊船继续升降。因此, 对吊船又进行了多工况分析, 包括远端吊点失效、近端吊点失效、中间吊点失效。对吊船结构进行反复优化, 最终底面积为20m², 最大可承载3t (30k N) , 结构自重仅5t, 达到了结构的轻量化目的。

吊船升降依靠钢丝绳承载, 立面上水平方向没有约束;在吊船升降过程中, 水平方向需要一定约束且有一定自由度用来补偿导轨安装精度误差。因此在吊船两侧铺设通常轨道, 轨道依附于塔楼结构, 吊船通过导轮在导轨内实现导向, 且有一定微小的自由度, 如图6所示。

驱动系统含2套驱动发动机, 一套作主机正常工作, 另一套作待机备用, 发动机额定功率为26k W, 转速采用变频调速。共有6组吊缆卷筒, 每组卷筒上的1根钢丝绳下来两股绳索通过1个滑车进行穿通, 钢丝绳选用6×19 (b) 类钢芯钢丝绳16。为了保证同步性, 6组卷筒通过1根通轴连接, 如图7所示。

主机与待机的发动机切换通过链条式离合器, 该离合器可迅速切换发动机与减速器连接, 确保10min内主机与备用发动机的切换过程。

救援吊船平时停靠在38楼上待命, 6名营救人员在22层登上吊船, 操作吊船至各个球舱对游客进行施救, 一次升降可以营救2个球舱共20人, 被救人员从22~37层消防通道撤离。理论计算救援所有170名游客所需时间为116.25min (2h内) 。

为满足上述逃生路径, 设置了4处电气控制操作位置, 并且设置多权限等级的转换, 分别在38层的操作盒A (检修位置) 、22层的操作盒B (呼叫位置) 以及吊船内两侧的操作盒C与操作盒D (操作位置) 。

安全防护控制配置了防超速、吊船升降限位、刹车防抱死、故障锁止、停机维护、荷载控制装置等, 其中荷载控制装置可以有效检测吊船偏载、卡轨、水平倾斜等情况。

针对黄金轮结构自平衡体系的特点, 通过工艺编制与优化, 研制出特种轻型起重设备, 并采用定点安装、对称旋转就位的安装方法。创新研制了一种依附于塔楼结构的救援系统, 通过研究, 攻克了吊船结构轻量化、吊船导向、吊点自调节、同步升降、主待机切换、多权限转换操作控制系统等一系列技术难关, 解决了大型摩天轮在其特定环境与空间内因故障而无法对乘客进行施救的世界性难题。