國家大劇院歌劇院舞臺機械噪聲檢測

張晶晶，饒紫卿

（1.中國傳媒大學 信息工程學院，北京 100024；2.國家大劇院 舞臺技術部，北京 100031）

國家大劇院歌劇院舞臺機械噪聲檢測

張晶晶1，饒紫卿2

（1.中國傳媒大學 信息工程學院，北京 100024；2.國家大劇院 舞臺技術部，北京 100031）

介紹國家大劇院歌劇院舞臺機械最終驗收測試（FAT）中的噪聲測試內容，并在舞臺機械設備使用三年后再次進行了噪聲檢測，對測試結果進行了分析評價。

國家大劇院；歌劇院；舞臺機械；噪聲；檢測

1 引言

舞臺機械作為實現演出效果的載體之一，是現代劇場的重要組成部分。由電動機、減速器、制動器、離合器及各種機械傳動部件構成的機械設備，在運轉和運行過程中是劇場內的主要噪聲源之一。劇場可以讓人們在室內感受到比戶外更豐富動人的聲音效果，作為頻繁參與演出的舞臺機械設備，過大的噪聲不可避免地影響到觀眾欣賞演出。因此，舞臺機械噪聲檢測不僅是舞臺機械最終驗收程序中一項重要的工作，也是劇場音質評價的一個重要部分。

2 驗收時噪聲檢測

國家大劇院歌劇院舞臺機械項目是由日本三菱重工承擔完成的，工程完工時，噪聲檢測作為舞臺機械最終驗收的主要內容之一，進行了非常嚴謹、周密的計劃，下文詳細介紹歌劇院舞臺機械噪聲檢測方案及過程。

2.1 合同要求

合同中對臺上、臺下設備噪聲要求如表1所示。

需要說明的是，業主與設備廠家的合同簽訂是在2001年，制訂上述要求時選擇了經常參與演出的設備，噪聲指標參照了當時國際上最新建的劇場舞臺機械招標文件中的數據，有西班牙巴塞羅那劇院、新加坡濱海劇院等劇場。在劇場噪聲限值方面的標準，國內只有JGJ 57-2000《劇場建筑設計規范》中提到，但僅有在觀眾席的幾個指標。因此，用“有關標準”含糊地包含了，到設備驗收檢測時再挖掘和參照相關的國內外標準。

表1 合同規定噪聲級

2.2 噪聲檢測概要

測試標準：ISO 1996-1《聲學－環境噪音描述、測量和評估 第1部分：基礎數量和評估程序》、JIS C1502《普通噪聲計》。

測試對象：所有種類的舞臺機械設備。

測試儀器：普通型噪聲測試儀NA29型（制造廠家：日本RION株式會社）。

2.3 噪聲檢測方案

降低舞臺機械設備噪聲的最終目的是減少演出時噪聲對觀眾的影響，按照合同規定需分別對舞臺機械設備進行機旁和觀眾席噪聲測試。機旁噪聲測試是設備本身加工、制造、安裝性能評價的重要指標，是觀眾席噪聲測試指標的基礎條件，觀眾席噪聲測試是對舞臺機械系統整體指標的最終評價。

2.3.1 機旁噪聲測試

（1）測試地點

進行機旁噪聲測試時，選擇在被測設備的高噪聲組件旁進行，具體測試地點如表2所示。

（2）測試所需條件

設備測試噪聲時所需條件為：使用吸聲率為0.3的材料對設備基坑周圍的吸聲施工完成；基坑、卷揚機房內的背景噪聲要求在55 dB（A）以下；舞臺面的背景噪聲要求在40 dB（A）以下。

2.3.2 觀眾席噪聲測試

（1）測試地點

對臺上、臺下設備實施噪聲測試，均在觀眾席最前排中部、高度約為1.5 m的位置。

表2 機旁噪聲測試地點

表3 測量結果修正表

（2）測試條件

合同中規定的背景噪聲是25 dB（A）以內，考慮到噪聲測試階段現場實際情況，經過協商將背景噪聲調整為35 dB（A），其他測試的條件是：舞臺上25%的吊桿上吊掛幕布，大幕開啟，側臺和后臺隔聲門關閉。

機械運行條件：臺上設備：100%速度，空載進行測試；臺下設備：100%速度，空載進行測試。

2.3.3 噪聲測試數據取值方式

除去設備運動的加減速區域，取定速運動狀態下5 s內的噪聲值。測量單臺設備運動時的噪聲值。設備聯動的情況不太確定，無法確切得規定噪聲指標，因此，不對多臺設備同時運動時的噪聲進行測試。

2.4 噪聲測試結果及分析

從以下幾個方面對國家大劇院歌劇院舞臺機械噪聲測試結果進行統計分析。

2.4.1 背景噪聲

背景噪聲是指除被測噪聲源（這里的被測噪聲源是被測舞臺機械）以外的其他聲源發出的噪聲總和。在舞臺機械設備噪聲測試中，實際測得的舞臺機械噪聲，往往不止是舞臺機械本身的噪聲，還有其他噪聲源（即背景噪聲），背景噪聲與實測舞臺機械噪聲的差值越大，對測量結果的影響越小。因此，對背景噪聲的檢測和限值的規定，其目的是避免背景噪聲對測量結果的影響，保證測量結果有效。

背景噪聲對被測噪聲源測量值的影響在相關標準和專業書籍中有介紹，比如對常用的II精度聲級計測量的噪聲來說：

（1）當噪聲值與背景噪聲值相差不小于10 dB（A）時，噪聲測量值不做修正。

（2）當噪聲值與背景噪聲值相差在3 dB（A）～ 10 dB（A）之間時，將其差值取整后，把所測噪聲值按表3進行修正。

（3）當噪聲值與背景噪聲值相差小于3 dB（A）時，主要是背景噪聲在起作用，在采取措施降低背景噪聲后，再按照前兩種方式修正。

歌劇院舞臺機械設備進行噪聲檢測時，觀眾席背景噪聲要求不超過35 dB（A），基坑、卷揚機房內的背景噪聲在55 dB（A）以下，舞臺面的背景噪聲在40 dB（A）以下。

2.4.2 關于背景噪聲限值

為保證測量結果有效，背景噪聲的聲級值應比被測噪聲源聲級值低10dB（A）以上，由此可知，機旁噪聲測量值通常在60 dB（A）以上，現場背景噪聲低于50 dB（A）即可保證測量結果有效，無須修正。對于少數噪聲級偏小的設備，可根據實際情況對現場背景噪聲做出要求。

而對于觀眾席噪聲的測量，在實際中，當空調通風系統等演出設備開啟時，現場的背景噪聲通常在30 dB（A）上下，無法達到合同中最初的要求。可根據實際情況確定背景噪聲指標。如果被測機械設備噪聲級非常低，所測噪聲值與背景噪聲值相差很小，可根據表3進行修正，當差值小于3 dB（A）時，可認為主要是背景噪聲在起作用，控制噪聲應當從環境的角度考慮。

2.4.3 隔聲罩

廠家和業主在對機械設備進行機旁噪聲測量時發現，主舞臺升降臺、樂池升降臺、軟景庫升降臺噪聲不能達到合同的要求，測試數據如表4所示。噪聲過大的主要原因分析如下：

（1）此三類設備的電動機功率分別為：樂池升降臺55 kW，主舞臺升降臺132 kW，軟景庫升降臺為 22 kW，大功率電動機通常自身噪聲值就高。

（2）樂池升降臺、軟景庫升降臺均采用大螺旋驅動，主舞臺升降臺為鏈條驅動，驅動方式決定了這三類設備機旁的機械噪聲值大，如：大螺旋驅動機構機旁1 m處噪聲值為79 dB（A）。

（3）檢測時基坑墻面只安裝了部分吸聲板，未處理的墻面造成的聲反射，從一定程度上放大了機旁噪聲值。

考慮到這三類設備本身的機械特性，經過綜合考慮后，設備廠家為驅動裝置安裝了可拆卸隔聲罩，經測試證明此方式能在一定程度上降低這三類設備的噪聲值。因為在施工階段，基坑內并沒有做必要的吸聲處理，廠方認為在采取全部措施后，這三類設備的噪聲值可以達到合同規定指標。表5為驗收時廠方總結的三類設備的現有噪聲和預期值。

2.4.4 關于隔聲罩問題

如圖1所示，驅動裝置在安裝了隔聲罩以后，這三類設備的機旁噪聲值均有所下降，并接近合同指標。不用隔聲罩時，在觀眾席測量的這些設備噪聲也基本達標。

由于測量時舞臺上沒有吊掛幕布、內飾沒有安裝，實際演出中觀眾席的噪聲值還會有所降低。驅動裝置使用隔聲罩，一是增加了日后維護的難度和成本，二是對設備散熱不利，在驗收后隔聲罩并沒有繼續使用。

不同的機械設備有其特定的機械屬性，一味追求低噪聲不合理也不現實，在制定合同時，對噪聲值的要求應該多一些層次，不同類的設備不宜統一評定，也沒有必要為了達標而采取臨時措施，一方面加大了工程投資，一方面也費時費力。

2.4.5 速度、載荷與噪聲的關系

在現有與舞臺機械噪聲有關的標準和規范中，一般要求80%速度和80%載荷條件下進行噪聲測試，但是80%載荷實現起來相對比較麻煩，而改變速度則相對比較容易。三菱公司在歌劇院進行噪聲檢測時，對電動吊桿、軌道式單點吊機、自由單點吊機在80%速度、80%載荷和100%速度、0%載荷兩種情況下分別進行了測試，測量結果如表6、表7所示。

表4 不加隔聲罩測試數據（單位：dB（A））

表5 加隔聲罩測試數據和預期值（單位：dB（A））

2.4.6 關于速度和載荷的要求

圖2為表中數據對比圖，圖中可見，兩種情況下的噪聲值非常接近，相差約2 dB（A）～ 3 dB（A）。考慮到檢測時候增加設備載荷相對比較困難，在檢測舞臺機械設備噪聲時，可考慮用100%速度和0%載荷條件來代替。而舞臺機械運動時載荷與速度對噪聲級的具體對應關系，還需要進一步研究。

2.4.7 其他檢測結果

表8和表9分別是部分直接參與演出的、比較有代表性的機械設備噪聲檢測結果。圖3為實測數據與合同規定值的對比圖，由圖可知，舞臺機械設備機旁噪聲、觀眾席噪聲達到了合同規定的要求，尤其是各設備在觀眾席噪聲值都低于合同規定值。

表6 80%速度80%載荷時測試（單位：dB（A））

表7 100%速度0%載荷時測試（單位：dB（A））

表8 臺下設備噪聲測試結果（單位：dB（A））

表9 臺上設備噪聲測試結果（單位：dB（A））

3 歌劇院舞臺機械使用三年后噪聲檢測

上文給出了國家大劇院歌劇院驗收時噪聲檢測內容以及檢測結果。2009年～2010年期間，中國傳媒大學信息工程學院自動化系（國家公益性行業科研專項經費項目“演藝場所舞臺機械噪聲檢測及控制標準研究”（No∶200810865））課題組研究制定了新的舞臺機械噪聲檢測方案，對國家大劇院歌劇院的舞臺機械設備進行了實地檢測。

3.1 歌劇院使用情況

歌劇院的主要演出形式為歌劇、舞劇、芭蕾舞劇以及大型歌舞劇，舞臺機械的配置需滿足演出中快速遷換布景的需要，具有推、拉、升、降的功能，兼有部分參與演出的功能，是演出中機械使用頻率較高的劇院。

歌劇院的演出頻度很高，據統計，2 0 0 8年1月1日～2010年1月2日期間，就安排了123種劇目、381場演出，其中包括歌舞、芭蕾、音樂會、晚會、民族舞劇、京劇等各類演出。根據演出中機械使用情況的統計，這里將舞臺機械分為三類。

（1）頻繁參與演出的機械：提升式大幕機、對開式大幕機、電動吊桿、側舞臺車臺、主舞臺升降臺、后舞臺車臺等。

（2）不頻繁參與演出的機械：斜拉式大幕機、軌道單點吊機、樂池升降臺、燈光吊籠等。

（3）不直接參與演出的機械：燈光橋、側燈光吊桿等。

3.2 噪聲檢測方案

3.2.1 機旁噪聲測試

測量對象為所有舞臺機械設備。測量時，除被測機械外其他舞臺機械設備關閉，測量現場的空調通風系統若無嚴重干擾可開啟，測量環境內無其他明顯干擾噪聲。用精度為I級的聲級計在機械驅動設備表面1 m處測量一個動作周期內的A聲級LA。被測設備為所有舞臺機械。為保證測量有效，測量前需先測背景噪聲。

3.2.2 觀眾席噪聲測試

考慮到不直接參與演出的設備在演出進行過程中不會動作，觀眾席測量對象選定為參與演出的舞臺機械設備。使用精度為I級的測量儀器，在觀眾席第一排中部座位距地面1.2 m（人坐下時耳朵離地的平均高度）處測量舞臺機械高速運行下一個動作周期內的等效連續A聲級Leq。為保證噪聲測量有效，在對舞臺機械噪聲進行測量前需先測背景噪聲。檢測環境應模擬正常演出時設備的使用情況。即：演出場所無演出情況下，觀眾席安裝全部座椅，側舞臺和后臺（如果有）防火隔音門按演出時狀態開啟或關閉，大幕開啟，除舞臺機械外其他演出設備（包括冷暖空調通風設備等）開啟。

3.3 噪聲檢測結果及分析

3.3.1 機旁噪聲檢測結果

目前國內與舞臺機械噪聲相關的標準或規范中僅對限值做了要求，并沒有規定測量方法和取值方法。如圖4所示，為電動吊桿80%速度下降時測得的噪聲曲線圖，全程并非一個平穩過程，如果取全程噪聲平均值、全程最大值、穩定運行時平均值，所得到的結果均不相同。在驗收測試中采用的是穩定運行5 s的噪聲值，筆者認為這種方式比較合理，能較好地評價機械本身的運行質量。因此，三年后的測試中機旁噪聲數據采用這種方法取值。

因篇幅有限，在表10中僅列出直接參與演出、有代表性的機械設備噪聲測量數據。

機旁噪聲測試值均高于背景噪聲10 dB（A）以上，無需修正，可直接與三年前驗收時數據進行比較。如圖5所示，與驗收時噪聲測試值相比，部分設備三年后的測量數值略有增高，但是幅度不大。綜合考慮到此次測試中速度未全達到100%，可見，在這三年使用過程中，舞臺機械設備運營、維護情況良好。

3.3.2 觀眾席噪聲檢測結果

表11給出了觀眾席噪聲測試結果，因篇幅有限，僅列出代表性機械設備噪聲值。

表10 機旁噪聲測試結果（單位：dB（A））

表11 觀眾席噪聲測試（單位：dB（A））

觀眾席測得的舞臺機械噪聲值偏小，與背景噪聲的差值較小，通常小于10 dB（A），需要修訂后才能與三年前所測噪聲數據類比。因此，此處不做全面的比較。圖6僅給出了兩種噪聲級比較高的設備噪聲對比圖，由圖可知主舞臺升降臺噪聲值相差不大，但樂池升降臺的噪聲約下降了6 dB（A），在這三年間樂池升降臺驅動裝置沒有大的改動，噪聲降低的原因與本次檢測時舞臺上吊掛幕布、三年間樂池升降臺驅動裝置磨合、維護情況良好等原因有關。實際上，演出時機械設備最大運行速度達不到100%，在演出過程中，舞臺機械噪聲值比測試值要更低一些。

4 結論

本文概述了國家大劇院歌劇院驗收時噪聲測試程序以及使用三年后的噪聲測試內容，并對測試結果進行了對比分析。按照GB/T 50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范》、JGJ 57-2000《劇場建筑設計規范》中對舞臺機械噪聲的要求：升降樂池運行時的機械噪聲，在觀眾席第一排中部應小于60 dB（A），其他舞臺機械噪聲，在觀眾席第一排中部應小于或等于50 dB（A）。從測量結果來看，無論是驗收時測量結果，還是使用三年后的機械噪聲級，國家大劇院歌劇院舞臺機械噪聲級遠小于以上要求。可見，作為國家頂級演出場所的國家大劇院，歌劇院中舞臺機械種類最多、代表性最強，舞臺機械設備的裝備和維護保養水平不言而喻。同時，文中所述檢測方案及檢測數據也為日后制定有關舞臺機械噪聲的檢測及控制標準提供了代表性依據。

（注：中國傳媒大學信息工程學院的蘇志斌、國家大劇院的厲宣浩參與了本文中的工作；國家大劇院的徐奇、中國傳媒大學信息工程學院的蔣偉、任慧指導了本文的寫作。）

[1] JGJ 57-2000. 劇場建筑設計規范[S]

[2] WH/T27-2007.舞臺機械 驗收檢測程序[S]

[3] GB/T 50356-2005,劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范[S]

[4] 劉玉群，饒紫卿，榮志曉，王毅，厲宣浩，李旭. 國家大劇院歌劇院舞臺機械概述[J]. 藝術科技. 2008（1）

[5] GB/T 17248.1～ GB/T 17248.5. 聲學 機器和設備發射的噪聲測定工作位置和其他指定位置發射聲壓級的基礎標準導則及其系列標準[S]

[6] 徐奇. 國內、外舞臺機械的發展狀況[J]. 藝術科技，2001（1）

[7] 洪宗輝. 環境噪聲控制工程[M]. 北京：高等教育出版社，2002

[8] 任慧，蔣偉，白石磊，張晶晶，鐘睿. 舞臺機械噪聲控制標準的探討[J]. 北京：環境工程增刊．2009，第27卷

（編輯 潘 浪）

Noise Inspection of Stage Machinery for National Centre for the Performing Arts

ZHANG Jing-jing1, RAO Zi-qing2
(1. Information Engineering School, Communication University of China, Beijing 100024, China; 2. Stage Technology Department, National Centre for the Performing Arts, Beijing 100031, China)

Noise inspection of stage machinery for the fi nal inspection of National Centre for the Performing Arts was introduced. In addition, another inspection was done after 3 years, and the result has been evaluated as well.

National Centre for the Performing Arts; opera house; stage machinery; noise; inspection

10.3969/j.issn.1674-8239.2010.011.008