舞臺機械噪聲和振動的控制

袁良忠

（浙江藝術職業學院，浙江 杭州 310053）

舞臺機械噪聲和振動的控制

袁良忠

（浙江藝術職業學院，浙江 杭州 310053）

結合實例探討舞臺機械振動和噪聲產生的原因及相關控制技術，并根據檢測結果提出處理措施，最后對處理結果進行檢驗。

舞臺機械；噪聲；振動；控制

噪聲和振動對人的生理和心理健康都有不良的影響。噪聲也被稱為噪聲污染，劇場的噪聲主要來源包括空調送風、周邊環境、各類機電設備等，其中舞臺機械的運行也是重要的噪聲源之一；而振動則對各種技能型作業影響較大，劇場舞臺機械的振動主要體現在臺下機械，如升降臺、升降小車、車臺、轉臺等運行過程中對演員和布景的不良影響。以下結合實例對劇場舞臺機械噪聲和振動的控制進行實踐研究。

1 相關標準

2001年，由建設部和文化部共同頒布的《劇場建筑設計規范》規定：“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)。”

2005年，由建設部和國家質檢總局頒布的《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范》規定：“舞臺大幕開關時的噪聲和升降樂池及其他機械設備的運行噪聲，在觀眾席第一排中部分別不應大于NR40和NR45”，該要求比《劇場建筑設計規范》的相關規定要高一些。

2007年，由文化部頒布實施的《舞臺機械驗收檢測程序》對舞臺機械噪聲的測試方法做了相關規定：“通常在觀眾廳按約定的條件和方法進行單臺設備的噪聲測試。如沒有約定，通常的條件是：大幕打開，按舞臺布置掛三分之一的幕布，側舞臺和后舞臺的隔離幕關閉，在觀眾席第一排中間1.5 m高度處，使被測設備在額定速度下運行。測試方法為：GB/T 17248.1—2000 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使用導則，以及GB/T 17248.2～GB/T 17248.5系列標準所規定的相關方法。有特殊要求時才進行設備的機旁噪音測試。測試結果應符合設計文件的規定”。

根據中國劇場的實際情況，也為便于具體噪聲數值的測試、比較和控制，本文的研究中采用《劇場建筑設計規范》的有關規定，測試方法則依據《舞臺機械驗收檢測程序》的有關規定。

2 舞臺機械噪聲的來源及控制

2.1 噪聲來源

（1）電動機的噪聲

目前，舞臺機械所用的電機一般都是低噪聲產品，且升降臺、吊桿等電機布置位置離舞臺面和觀眾席有一定的距離，正常運行時產生的噪聲一般不至于大過規定范圍。需要特別注意電機制動器所產生的噪聲，即啟動和停止舞臺機械設備時電機制動器可能會產生異響。

（2）傳動運行機構的噪聲

舞臺機械的噪聲主要來源于傳動和運行部分，聯軸器、減速器、鏈條鏈輪、齒輪齒條、滑輪鋼絲繩、導軌滑動體等傳動和運行部分由于碰撞沖擊和摩擦都有可能產生噪聲。

2.2 舞臺機械噪聲的控制

對于舞臺機械的噪聲控制，在實際操作中應考慮以下幾個方面。

（1）設計時予以足夠的重視，采取適當的措施，選擇合適的電機、零部件及材料。所有舞臺機械設備的電機均應采用低噪聲電動機、高精度減速器和高精度運動部件。液壓系統所有管接頭應經過氣密處理，以防漏液，設置排氣裝置以避免產生氣穴，回液管和吸液管位置合理，要求浸入液內。所有零部件、鋼結構、地板等材料必須采用優質品牌產品，性能符合設計要求。

（2）提高加工工藝。高精度的設計需要配合高精度的制造工藝來實現，不管是生產車間內的零部件制造，還是現場的鋼結構切割焊接等工序，都必須嚴格把關、逐個檢驗，確保質量。不合格的零部件和施工工藝是產生噪聲的重要原因。

（3）采取必要措施防止噪聲傳播和固體傳聲。例如，如果電機或制動器聲音過響，可以采用隔聲罩，使用時須注意不能造成設備過熱或其他問題；如果基坑內噪聲過響，則可以對基坑周邊采取吸聲措施。

（4）重視維保工作，降低摩擦噪聲。

舞臺機械的噪聲除了與工程設計、加工施工工藝有關，還有很重要的一個因素，就是使用單位是否及時、定期地予以維護保養。雖然故障維修工作一般需要專業舞臺設備公司承擔，但日常的清潔、潤滑、調整、緊固等維護保養工作則需使用單位自己進行，并應該形成相關制度嚴格執行。制度化的維護保養工作是確保舞臺機械設備正常安全運行的關鍵，也是控制噪聲超標的重要措施。噪聲的超標往往是由于運動部件之間潤滑條件變差，積灰過多，甚至掉進異物，或者相對運動的部件之間間隙過小或過大等原因造成的。因此，及時清除灰塵、異物，及時更換或添加潤滑油（脂），及時調整運動部件間的間隙，和及時緊固松動的零件都是需要特別注意的環節。

筆者認為，在驗收合格以后，做好維護保養工作是舞臺機械噪聲控制的關鍵。

3 舞臺機械振動及其控制

噪聲是通過空氣等介質傳遞給人的聽覺感受，而振動是往復運動直接傳遞到人的觸覺感受。從物理原理上看，噪聲其實是由振動引起的，所有的噪聲都是由振動經由空氣傳播進入人的聽覺系統的。所以，消除或減小了振動，也同時消除或減少了噪聲。一般從方向、強度和振動變化率三個方面對振動進行度量。

舞臺機械的振動雖然不像噪聲那樣直接干擾觀眾的聽覺效果，但會對舞臺上的演員產生生理和心理上的不良影響，進而影響表演效果。對演出有直接影響的振動主要存在于參與表演的舞臺機械，如升降臺、升降小車、車臺、轉臺、飛行器、吊桿等，振動源就是各自的驅動電機和運動部件。從實際使用情況看，雖然舞臺機械振動對舞臺表演的影響并不是非常明顯，但我們也需要予以足夠的重視以及必要的控制，從而改善演員的表演環境，提高表演水準。

一般情況下，控制振動的技術措施如下。

（1）減少或消除振動源，采用高品質電機，在電機和基礎之間加減振墊（器），使剛性連接轉換為彈性連接。

（2）減少振動的傳播，所有聯結都應配有防振墊片、尼龍螺母或類似產品。

（3）設計舞臺機械設備構件時，要考慮構件的固有振動頻率，避免演出活動時產生共振。荷載2.5 kN/m2的舞臺設備的固有振動頻率一般在10 Hz左右。

（4）改善運動部件之間的潤滑條件，減少金屬之間的直接接觸，減少因摩擦碰撞等引起的自激振動。

（5）限制接觸振動的時間，演員在有振動的活動舞臺設備上不宜停留過久。

4 舞臺機械噪聲控制案例分析

浙江實驗藝術劇場是浙江藝術職業學院投資6 000多萬建造的集現代化、多功能一體的綜合性劇場。劇場由一個大劇場（928座）、兩個電影廳（共487座）和有關附屬用房組成。

鑒于浙江實驗藝術劇場部分舞臺機械設備噪聲過大，筆者所在的課題組決定對該劇場舞臺機械設備進行較全面的檢測，并根據檢測結果予以分析，提出處理措施，最后對處理結果進行檢驗。

為避免環境噪聲的干擾，測試時間安排在晚上0∶00～1∶00，測試設備為PHONIC PAA3聲級計，測量A聲級LA值，測試時背景噪聲低于30 dB（A），除被測設備，其他機電設備沒有運行，觀眾廳空場，測試位置為觀眾廳第一排中間高1.5 m處，其他相關流程按《舞臺機械驗收檢測程序》規定。測試對象為吊桿、樂池、升降臺及子臺等，有的吊桿上掛有布景、燈具，有的空載，其他設備沒有載荷，按額定速度運行。測量結果見表1。

吊桿主要測試靠近臺口且容易影響到觀眾席的部分。根據測試結果，不管是單根運行還是組合運行，吊桿的運行噪聲均小于50 dB（A）, 假臺口上片、側燈光吊籠的噪聲也低于50 dB（A）,符合《劇場建筑設計規范》的規定；主舞臺升降臺及子臺和升降樂池的運行噪聲有的大于60 dB（A），屬于超標情況。其中超標比較嚴重的噪聲頻譜圖如圖1、圖2所示。

根據現場監聽分析，上述噪聲不是由電機運轉引起的，而是由運行過程中傳動系統、導軌和運動部件之間的相對運動引起的。查閱有關研究文獻，摩擦及制動類引起的振動大致可分三類：低頻抖動（＜100 Hz）、中頻顫動（100 Hz～1 kHz）和高頻嘯叫（＞1 kHz）。樂池降行噪聲峰值在高頻4 kHz頻率左右，屬于高頻嘯叫。升降臺噪聲峰值在800 Hz，主要屬于中頻顫動，也有部分高頻嘯叫。根據中高頻噪聲是金屬之間因摩擦引發的中高頻自激振動所致的理論，課題組分析認為升降樂池及升降臺過高的噪聲主要是由摩擦引起的，這種摩擦很可能是因為保養不及時、潤滑條件欠佳導致的，因此，改善潤滑條件是首選處理措施。考慮到低速、高負荷的工況，選用了鈉基潤滑脂對臺下機械需要潤滑的部位進行了全面潤滑保養，并對吊桿減速機的潤滑油也進行了全面更換。

進行全面維保處理以后，再次對各項設備噪聲進行測量。結果顯示，吊桿的運行噪聲進一步降低，超標的樂池升降臺和主舞臺升降臺及子臺的噪聲情況也得到極大改善，具體數值對比見表2。

表1 浙江實驗藝術劇場舞臺機械設備運行噪聲數值（處理前）

圖1 樂池下降的噪聲圖譜

圖2 升降臺整體升降的噪聲圖譜

表2 維保處理前后主要噪聲數值對比

圖3 維保處理后樂池下降最大噪聲時頻譜圖

圖4 維保處理后主舞臺升降臺升降最大噪聲時頻譜

從表2中前后數值的對比可以看出，改善潤滑條件的效果極其明顯，樂池升降臺的噪聲減幅最大，高頻嘯叫部分完全消失，但中低頻顫動部分改善不是很明顯，說明中低頻顫動不僅與潤滑條件有關，更可能與運動頻率及結構設計等因素有關，其頻譜圖如圖3、圖4所示。

5 小結

舞臺機械噪聲和振動的控制是改善觀演條件的重要內容之一。維護保養工作不僅僅關系振動及噪聲的控制，也關系舞臺設備的安全問題，關系劇場及演職人員的生命財產安全。要控制舞臺機械的噪聲和振動，在設計階段就要予以足夠的重視，制造及施工單位的工藝質量則是建設過程中的關鍵，在驗收合格投入使用之后，使用單位制度化的維護保養工作更是重中之重，必須予以高度重視。

[1] 韓秋實. 汽車剎車裝置摩擦噪聲的試驗研究[J]. 聲學技術,1998,17 (3)∶117-119.

[2] 任慧，蔣偉，白石磊，張晶晶，鐘睿. 舞臺機械噪聲標準的探討[J]. 環境工程，2009, S1(增刊)∶563-565. [3] 張晶晶，饒紫卿. 國家大劇院歌劇院舞臺機械噪聲檢測[J]. 演藝科技，2010(11)∶31-37.

[4] 賈尚帥, 丁千, 郎作貴. 制動系統摩擦噪聲和振動分析[C]. 第十三屆全國非線性振動暨第十屆全國非線性動力學和運動穩定性學術會議摘要集. 2011,3.

[5] 段慧文.舞臺機械設備的維護保養[J]. 演藝科技,2014(2)∶39-41.

（編輯 薛云霞）

Control of Mechanical Noise and Vibration of the Stage

YUAN Liang-zhong
(Zhejiang Vocational Academy of Art, Hangzhou Zhejiang 310053, China)

The cause of the vibration and noise of the stage machine and the related control technology are discussedwith the examples. According to the test results, the treatment measures are put forward, and the final results are tested.

stage machine; noise; vibration; control

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.11.010