Aperçu de la norme ASTM F2291 - Pratique standard pour la conception des manèges et dispositifs de divertissement

La sécurité et la fiabilité sont les piliers de la conception des manèges. La norme ASTM F2291 , « Méthode de conception standard des manèges et dispositifs de loisirs », publiée par ASTM International , fournit des recommandations complètes sur la conception, la construction et l'exploitation des manèges. Principalement appliquée aux États-Unis et dans les régions adoptant les normes ASTM, elle sert également de référence internationale pour la conception des manèges et la gestion de la sécurité. Cette norme s'applique aux grands manèges mécaniques, tels que les montagnes russes et les grandes roues. Elle ne s'applique pas aux équipements non motorisés , aux attractions des parcs aquatiques , aux structures gonflables ni aux manèges contrôlés par les visiteurs, comme les autos tamponneuses et les murs d'escalade. Le texte ci-dessous présente brièvement le contenu de la norme ASTM F2291, divisé en quatre parties.

Exigences de conception et de performance

2.1 Critères généraux de conception

Cette section détaille principalement l'analyse, le calcul, la documentation et les exigences réglementaires à respecter lors de la phase de conception des équipements de loisirs.

2.1.1 Analyse du trajet

Les fabricants doivent procéder à une analyse de conception complète de l'équipement, en tenant compte de son adéquation aux passagers de différents âges et morphologies, et évaluer et atténuer les principaux risques pour la sécurité, en documentant ces conclusions par écrit.

Analyse des mesures de contention et de confinement des clients: S'assurer que les passagers sont correctement retenus et protégés pendant le déplacement.
Analyse des enveloppes de dédouanement des usagers: S'assurer que les passagers n'entrent pas en collision avec les structures des manèges ou avec d'autres personnes sur leur trajet.
Analyse de défaillance: Effectuer une analyse des modes de défaillance (AMDE) ou une analyse par arbre de défaillance (AAD) sur les systèmes liés à la sécurité afin d'identifier les risques potentiels.

2.1.2 Conception et calculs

Les concepteurs/ingénieurs doivent prouver, par des calculs d'ingénierie, que leurs conceptions respectent les normes de sécurité. Les calculs doivent être effectués à l'aide des axes de coordonnées et des chemins de charge définis par la norme F 2137 ou la norme EN équivalente, notamment :

Adéquation des composants structurels, mécaniques et électriques.
Accélération significative et prévisible générée par le véhicule ou l'appareil.
Caractéristiques de performance et fonctionnelles des systèmes de contrôle.

2.1.3 Dessins et documents

Les fabricants/concepteurs doivent conserver l'intégralité des documents de conception, y compris les plans de structure, les feuilles de calcul et les logiciels de contrôle, pendant au moins 20 ans. Ces documents doivent comprendre :

Schémas d'agencement général et de dégagement des passagers ;
Dessins d'assemblage et dessins de sous-composants, indiquant les fixations, les lubrifiants, les méthodes de réglage, etc. ;
Dessins détaillés des composants sur mesure.

2.2 Normes de retenue et d'espace

2.2.1 Confinement des clients

Les manèges doivent supporter et protéger les passagers pendant leur fonctionnement, et les méthodes de protection doivent être adaptées aux caractéristiques de mouvement de l'équipement.
Les éléments avec lesquels les passagers peuvent entrer en contact doivent être lisses, exempts d'arêtes vives, de boulons saillants et de bavures, et des protections doivent être installées si nécessaire.
Si l'installation est équipée de portes, il convient de s'assurer que celles-ci ne s'ouvriront pas accidentellement pendant le fonctionnement ou en cas d'urgence.
Les portes motorisées doivent éviter les risques de pincement, et la poussée maximale du bord lors de l'ouverture et de la fermeture ne doit pas dépasser 133 N (30 livres).

2.2.2 Mesures de contention des clients

La décision d'installer ou non un système de retenue est prise par l'ingénieur concepteur.
La conception doit tenir compte des différences de morphologie des passagers.
Déterminez si des fonctions de verrouillage ou autres sont nécessaires et réfléchissez à la manière d'évacuer les passagers en toute sécurité en cas d'arrêts anormaux ou d'urgences.
Il doit être clairement précisé si le système de retenue est verrouillé ou déverrouillé en cas de panne de courant ou d'arrêt d'urgence.

2.2.3 Critères de sécurité et d'ergonomie

Les systèmes de retenue doivent minimiser les risques de pincement, d'encastrement ou de contact corporel involontaire avec les pièces mobiles.
Tout mécanisme de retenue motorisé ne doit pas exercer une force supérieure à 0.08 kN (18 lb) sur les surfaces actives en contact avec les clients.
Les charges induites par les usagers doivent également être prises en compte dans l'évaluation de la résistance structurelle.

2.2.4 Mécanismes de déclenchement manuel

Un dispositif de déverrouillage manuel doit être disponible pour le personnel autorisé en cas d'urgence.
Le dispositif de déverrouillage manuel doit être facilement accessible sans que le personnel ait à enjamber les clients ni à entrer en contact avec eux.
L'utilisation de sources d'énergie stockées pour le déclenchement manuel est interdite, sauf si elle est justifiée par l'analyse du trajet.

Exemple d'illustration d'une enveloppe de dédouanement pour clients (vue de côté)

2.3 Limites d'accélération

2.3.1 Principes de conception de l'accélération

Les manèges de différents types et structures présentent des caractéristiques d'accélération très différentes. Les éléments suivants doivent être pris en compte lors de leur conception :

Posture et orientation du cavalier ;
Si le système de retenue permet aux passagers de maintenir une posture sûre en situation de stress ;
L'analyse des dispositifs de retenue doit se fonder sur les positions et états possibles des utilisateurs à l'intérieur de ces dispositifs.

2.3.2 Exigences de mesure

Les nouveaux équipements mis au point ou les projets de rénovation majeurs doivent être validés par des mesures d'accélération avant leur mise en service.
La validation de la conception peut être effectuée par des calculs manuels, une analyse graphique ou une simulation informatique.

Exigences relatives aux systèmes d'alimentation et de contrôle

3.1 Systèmes et composants hydrauliques

3.1.1 Sécurité en matière de température et de pression

Les composants exposés à des températures élevées doivent être spécialement conçus et protégés pour éviter tout risque pour les passagers.
Les points de test de pression du système et les ports d'échantillonnage d'huile doivent être accessibles en toute sécurité pour les diagnostics et les contrôles de contamination.

3.1.2 Sécurité des commandes et du fonctionnement

Les commandes de réglage doivent être positionnées à l'écart des pièces mobiles afin d'éviter les blessures de l'opérateur.
Les systèmes doivent intégrer des fonctions d'urgence et de sécurité fiables afin d'éviter tout mouvement involontaire lors des arrêts ou des coupures de courant.

3.1.3 Intégrité et maintenance du système

Les filtres doivent être conçus pour une durée de fonctionnement d'au moins 800 heures dans des conditions normales.
Les actionneurs linéaires doivent être équipés de limiteurs de position efficaces pour éviter les surcourses mécaniques.
Les composants du système doivent permettre un accès sécurisé pour la maintenance sans compromettre la sécurité opérationnelle.

3.2 Systèmes et composants pneumatiques

3.2.1 Conception et identification

Les circuits pneumatiques sont généralement limités à une pression maximale de 8 bar (116 psig) sauf s'ils sont spécialement conçus pour des pressions plus élevées.
Chaque composant pneumatique doit clairement afficher l'identification du fabricant (numéro de pièce ou de modèle) conformément à la norme.

3.2.2 Commandes d'accès et de réglage

Les composants dotés de fonctions réglables doivent comporter des mécanismes de verrouillage afin d'empêcher tout accès non autorisé ou toute manipulation.
Les systèmes doivent prévoir un espace interne suffisant (au moins 6 pouces de longueur pour les fils conducteurs) pour des connexions électriques et une mise à la terre sûres.

3.2.3 Opérations d'urgence et de sécurité

Les composants identifiés comme critiques par l'analyse des défaillances doivent être équipés de dispositifs d'arrêt d'urgence ou de retour automatique, conformément aux exigences du système de contrôle de sécurité.
Les opérations d'urgence ne doivent pas engendrer de risques secondaires, tels que le déverrouillage inattendu de goupilles, de loquets ou de dispositifs de serrage.

3.3 Exigences électriques

Cette section fournit des directives concernant les composants électriques, leur installation et les procédures utilisées dans les manèges ou appareils de loisirs.

3.3.1 Exigences générales relatives aux installations électriques

Câblage et protection : Chaque attraction doit comporter au moins un circuit de dérivation de 20 ampères entre la ligne et le neutre pour l'alimentation électrique ou le réseau.
Déconnecte : Tous les dispositifs de déconnexion doivent être correctement étiquetés, et les manèges comportant des sources de tension supplémentaires nécessitent un dispositif de déconnexion par verrouillage/étiquetage à proximité ou clairement indiqué au niveau du dispositif de déconnexion principal.

3.3.2 Équipement d'usage général

Eclairage: Les feux situés près des cyclistes ou sur des pièces mobiles doivent être protégés par des caches et des supports de tube sécurisés.
Câbles et moteurs : Les câbles portables doivent correspondre à leur capacité nominale ; les moteurs doivent être dimensionnés pour des démarrages fréquents et des environnements de conduite spécifiques.
Anneaux collecteurs et brosses : Doit supporter 125 % de la charge nominale et comporter des anneaux de mise à la terre de capacité adéquate.

3.3.3 Systèmes audio/de communication

Le câblage audio/de communication doit être protégé pour les conditions de fonctionnement particulières des manèges.
Le câblage apparent des haut-parleurs extérieurs doit utiliser un câble portable ultra-résistant et résistant aux UV, avec un conducteur de mise à la terre relié aux deux extrémités.

Exigences relatives aux composants structurels et mécaniques

Chaîne 4.1

Les chaînes doivent être sélectionnées et conçues en fonction des charges, de la vitesse, de la corrosion, des conditions de fonctionnement, de l'usure et de la fatigue spécifiées.
Les fabricants doivent inclure dans les instructions d'entretien des méthodes de mesure de l'usure de la chaîne et de la variation de pas maximale admissible.
Les procédures de nettoyage et de lubrification doivent être incluses dans les instructions d'entretien.

4.2 Câble métallique

Les câbles métalliques et leurs accessoires doivent être conçus pour répondre à des charges, des cycles, une corrosion, une dynamique, un environnement, une usure, une fatigue et des conditions de service spécifiques.
Les câbles métalliques du chemin de charge principal doivent avoir un facteur de sécurité minimal de 6 ; les systèmes de câbles métalliques doivent être configurés de manière à minimiser les torsions, les nœuds et les contraintes locales excessives.

4.3 Dispositifs anti-recul

Si le système d'entraînement principal du pont élévateur n'est pas anti-retournement, au moins deux dispositifs sont nécessaires : soit tous deux sur le véhicule/train, soit tous deux sur la voie, soit un de chaque côté, avec au moins un dispositif activé en permanence.
Les systèmes de remontée (trajets en rondins, rapides) peuvent être équipés de dispositifs anti-retournement sur le véhicule/bateau, côté voie ferrée ou sur le dispositif de transport.

4.4 Dispositifs de levage ou d'élévation des usagers

Treuils : S'assurer que les freins sont fonctionnels et solidement fixés pendant le fonctionnement.
Entraînements à vis motorisés : Ne pas dépasser les limites de déplacement ; respecter les protections en fin de course.
Entraînements à crémaillère :Vérifiez que le pignon s'engage correctement dans la crémaillère, que les galets de guidage sont fonctionnels et que les butées sont respectées.

4.5 Soudage

Le soudage doit suivre le WPS spécifiant les variables essentielles (procédé, joint, matériaux, protection, préchauffage, position, électricité, technique, vitesse, etc.).
Seuls les soudeurs, opérateurs et pointeurs qualifiés sont habilités à effectuer des travaux de soudage.
Les plans de soudage doivent clairement indiquer l'emplacement, le type, la taille, la longueur utile et les conditions particulières de la soudure.

4.6 Fixations

Les fixations doivent être conformes aux normes ANSI, SAE, ASTM, ISO, EN ou à des normes équivalentes.
Le boulonnage traversant est préférable ; d'autres solutions peuvent être utilisées si le boulonnage traversant est impossible.
Évitez les fixations soumises au cisaillement ; si nécessaire, prévoyez une conception pour un double cisaillement.
Les trous doivent être perpendiculaires aux surfaces d'appui ; des rondelles biseautées ou un usinage peuvent être utilisés si nécessaire.

Exigences relatives aux barrières de sécurité et aux contrôles d'accès

5.1 garde-corps

Le garde-corps doit être sûr et stable, capable de supporter des charges uniformes et ponctuelles, et garantir la sécurité des piétons et des touristes.

Le dessus des garde-corps doit résister à une charge uniforme de 50 plf (0.73 kN/m) dans n'importe quelle direction.
Le rail supérieur doit résister à une charge concentrée unique d'au moins 200 lb (890 N) appliquée dans n'importe quelle direction en n'importe quel point.

5.2 Mains courantes

Capacité de charge: La lisse supérieure des mains courantes doit résister à au moins 200 livres (890 N) dans n'importe quelle direction et en n'importe quel point.
Hauteur d'installation: Le haut des mains courantes et des extensions doit se trouver à 34–38 pouces (865–965 mm) au-dessus des paliers et des nez de marche.
Exigences de prolongation : Étendez-vous horizontalement d'au moins 12 pouces (305 mm) et revenez au mur, à la garde-corps ou au palier, ou continuez jusqu'à la main courante adjacente.
Autorisation:L'espace libre minimal entre les mains courantes et le mur ou le garde-corps est de 1½ po (38 mm).

Portes 5.3

Les portes doivent s'ouvrir dans le sens opposé à l'attraction ou être équipées d'un verrou positif capable de résister à une force d'au moins 200 lb (890 N) appliquée dans le sens de l'ouverture.
Le dessus du portail doit résister à une charge uniforme de 50 plf (0.73 kN/m) dans n'importe quelle direction.
Les portillons doivent être conçus de manière à ce que, s'ils sont ouverts pendant le fonctionnement de l'attraction, ils n'entrent pas en contact avec celle-ci et ne créent aucun danger pour les usagers.

5.4 Clôtures

Les barrières doivent minimiser les risques de blessure dus au contact entre : le spectateur et le client, le spectateur et l'attraction ou l'engin, le client et la barrière elle-même.
Le haut de la clôture doit résister à une charge uniforme de 50 plf (0.73 kN/m) dans n'importe quelle direction.
La partie supérieure de la clôture doit pouvoir supporter une charge concentrée unique d'au moins 200 livres (890 N) dans n'importe quelle direction et en n'importe quel point.

Configuration des barrières de sécurité et des contrôles d'accès

ASTM F2291 : Valeur de référence pour les investisseurs du secteur des loisirs

Fiabilité en matière de sécurité et d'ingénierie

La norme ASTM F2291 définit des exigences systématiques en matière de sécurité et de conception pour les manèges. Elle aide les investisseurs à s'assurer que les projets sont conçus pour répondre aux normes de sécurité internationales.

Définit les principes de sécurité structurelle, mécanique et électrique.
Réduit le risque de défauts de conception ou de défaillances opérationnelles.
Améliore la fiabilité globale et les performances à long terme des équipements.

Reconnaissance mondiale

Cette norme est reconnue internationalement et fait partie intégrante de nombreux cadres de sécurité régionaux. Sa conformité atteste qu'un projet répond à des critères de référence mondialement reconnus.

Facilite la certification et l'approbation des assurances.
Améliore l'accès aux marchés internationaux et la coopération.
Augmente la valeur d'investissement à long terme de l'actif.

Coûts prévisibles de maintenance et de cycle de vie

Cette norme encourage des pratiques d'inspection, d'essai et de maintenance uniformes. Cela garantit la sécurité et la fiabilité des équipements tout au long de leur durée de vie opérationnelle.

Permet de planifier et de contrôler les budgets de maintenance.
Réduit les temps d'arrêt imprévus et les pertes d'exploitation.
Garantit des rendements d'investissement stables et durables.

Améliorer l'atmosphère du parc

Le respect de la norme ASTM F2291 témoigne d'un engagement envers la sécurité et la qualité.
Cela améliore l'image publique et la compétitivité des projets de loisirs.

Renforce la réputation de la marque et la confiance des clients.
Renforce la crédibilité auprès des partenaires et des autorités.
Favorise la croissance à long terme grâce à une réputation de sécurité et de responsabilité.

Conclusion

La norme ASTM F2291 joue un rôle essentiel dans la définition des exigences de sécurité et de conception des manèges à travers le monde. Bien qu'elle soit d'origine américaine, ses principes sont de plus en plus adoptés sur les marchés internationaux comme référence en matière de bonnes pratiques. En alignant leurs processus de conception et d'exploitation sur la norme ASTM F2291, les professionnels du secteur peuvent améliorer la sécurité, renforcer la confiance du public et favoriser la croissance durable du secteur des loisirs.