杭州大劇院的舞臺機械改造

楊岳軍，嚴睿晟，史曉東，劉慶軍，徐浩翔（浙江大豐實業股份有限公司，浙江 杭州 315400）

杭州大劇院的舞臺機械改造

楊岳軍，嚴睿晟，史曉東，劉慶軍，徐浩翔
（浙江大豐實業股份有限公司，浙江 杭州 315400）

闡述了杭州大劇院舞臺機械的改造重點，并敘述了改造前后兩種車臺的優缺點，最終提出劇院管理中對舞臺機械管理的建議。

杭州大劇院；舞臺機械；改造；劇院管理

1 杭州大劇院改造的原因

2003年建成的杭州大劇院的舞臺機械設備可謂是全國標桿式舞臺設備工程。經過十幾年的使用，部分設備已達不到當初的設計水準或無法使用。如臺下的主舞臺升降臺，建成初期還能經常性地使用，但使用幾年后，同樣的使用情況下，分別燒壞了6臺主驅動電機。又如側舞臺車臺，在驅動剛性鏈端部的驅動小車與車臺臺體之間，運行后須脫與掛，幾年后，脫掛鉤的拖曳動力線數次被拉斷，導致側向車臺無法正常工作，尤其在演出過程中，導致演出中斷。臺下的主升降臺與側車臺損壞后，導致了臺下設備基本上無法正常使用。同時，由于多次損壞，演出中出現不敢使用臺下舞臺機械的情況。控制系統更是如此，控制系統的主要問題是通信線路及感應傳感元器件等問題，幾年后多次出現過通信中斷及傳感器等信號無法檢測到的問題。由于是國外的供應商提供的設備，售后服務又委托國內的某家公司進行，因其技術等因素的限制，售后服務相對做得并不到位，導致設備壞后不能及時修復或有效維護。因此，在改造前大劇院的臺下設備基本上無法正常使用。由于臺上設備及其控制的環境濕度相對較小，臺上設備維護相對簡單，所以臺上設備基本可用。

2 改造的幾個重點

此次改造完全恢復了原來的設計要求，并在臺口外增置了8臺單點吊機。

2.1 控制系統改造

此次改造將臺上與臺下的控制系統分開。由于臺上設備在改造前基本可以運行，劇院為了節約成本，控制系統只作了更新和小部分控制元器件的更換，所有的臺上機械系統只作了一次全面的維護與保養，由德國SBS公司進行改造與更新，采用了以軸控制器為基礎的控制系統。出于對售后服務的考慮，對臺下控制系統作了較大幅度的改造，將原來的以軸控制器為基礎的控制系統改造成以PLC為基礎的控制系統，并更換了不少元器件，臺下這套控制系統是筆者所在單位完全自主研發的產品，售后服務完全可以在2小時內到位，這樣也保證了劇院安心的使用。

2.2 臺上柵頂改造

臺上柵頂的設計采用了以矩形管為基礎的柵頂結構，矩形管之間的間隙約為50 mm，這是常用的柵頂結構。杭州大劇院從更高的安全要求出發，為杜絕柵頂上有雜物及工具等往舞臺面墜落，此次改造時采用間距為10 mm的焊接鋼絲網鋪滿了整個柵頂，在卷揚機的下方或一些角落處，采用了與原柵頂固定聯接的方法。在單點吊機吊鉤垂直落下去的位置，則采用了活動鋪設的方法，即當在此處需要安裝單點吊機吊鉤時，可以把焊接鋼絲網拿掉；而無需吊鉤時，則鋪上鋼絲網。如此，在整個柵頂區域，基本上不會下墜10 mm及以上的東西，從而保證了舞臺上演員及工作人員的安全。

2.3 增設臺口外單點吊機

劇院的原設計中，臺口外沒有配置單點吊機等吊掛設備，大劇院根據實際使用需要，增設8臺單點吊機，并根據要求配置了鏈式吊機。由于杭州大劇院觀眾廳屋頂上方是混凝土結構，承重梁又是預應力梁，鏈式吊機的安裝經歷了不少周折，最終采用了后擴孔式機械錨栓，直接聯接在靠近承重梁的天花板上，這樣的設計其一可以保證對預應力梁不會有傷害，其二保證了機械錨栓的受力基本上加在預應力梁上，其三避免了（不少人員擔心的）化學錨栓因日久老化而降低聯接強度的問題。

2.4 主舞臺升降臺驅動系統改造

自杭州大劇院建設舞臺機械后，主舞臺升降臺使用的頻率很低，主要原因是發生過幾次主電機燒壞的現象，即一旦主電機通電運行，就發生主電機燒壞的現象。此次改造中發現，主電機拆開后內部有不少銹蝕，當主電機通電后，導致內部線路短路而燒壞電機。因此，改造中將主電機送電機廠進行了清理和測試，將電機性能恢復到出廠水平。另外，對驅動系統的輔助驅動進行了增設。原系統中12臺主驅動僅配了2臺輔助驅動，當電機燒壞時，由于輔助電機移動困難、安裝麻煩，輔助電機處于無法或很難使用的處境。此次改造中將每一臺主電機一一配置了輔助電機，通過電器操作，可以將輔助電機直接切換聯接到主電機上，即使主電機出現問題，也可以在第一時間用輔助電機來驅動主舞臺升降臺，做到演出的安全保障。

此次改造中，僅側車臺一項屬于舞臺機械中全面的改造。改造車臺的最大原因是剛性鏈端部脫掛機構在幾年運行后脫掛機構的動力線與控制線多次被拉斷，導致演出中斷。同時，改造前的車臺轉換時間過長也是部分原因。

基于ROM查找表方式的FPGA控制,通過狀態機處理方式對任意模式的參數進行讀取然后寫入到相應芯片內部,實現切換不同通信系統的目的。

圖1 剛性鏈推拉車臺（改造前）

2.5.1 原側車臺

原側車臺由韓國JASS提供，采用剛性鏈推或拉的方式驅動車臺，如圖1所示。

其驅動主要包括剛性鏈驅動機構、剛性鏈、驅動小車、剛性鏈及驅動小車運行軌道、剛性鏈支承軌道等。剛性鏈直接與驅動小車聯接，驅動小車與車臺臺體之間也采用了脫掛鉤的方式。驅動機構安裝在車臺與側舞臺墻之間的空間內。車臺從側舞臺區向主舞臺區運行時，驅動機構驅動剛性鏈，剛性鏈推動車臺向前運行。到達主升降臺后，脫掛鉤也能分離，車臺可隨主升降臺一起上下升降。當車臺從主舞臺區向側舞臺區運行時，剛性鏈則拉著車臺返回。由于驅動小車與車臺脫鉤后，車臺在舞臺面上成了一個可以左右運行的自由體，因此，當車臺隨主舞臺的升降臺一起運行時，必須有一個鎖定機構，將車臺鎖定在主升降臺上。這種車臺的優點是車臺的運行速度與位置容易控制，車臺之間的同步運行性好。但是，也有以下幾個缺點：

（1）噪聲大。剛性鏈的支承輪是金屬材料，而剛性鏈的導軌又是金屬材料。因為剛性鏈受壓時，支承輪與導軌之間會產生相對較大的力，所以兩種材料無法用非金屬材料來承受較大的壓應力。

（2）在主升降臺面、側輔助升降臺面及車臺補償臺面上須開設兩條槽，一條是導向槽，另一條是驅動槽，造成舞臺面太多的縫隙。

（3）由于有脫鉤與掛鉤的程序，車臺運行時，若要補平側輔助臺或車臺補臺，或者車臺與主舞臺升降臺需要一起升降時，車臺的運行輔助時間很長，會影響演出效果。

2.5.2 改造后的側車臺

改造后，車臺成了齒條式驅動，如圖2所示。

車臺的運行速度和位置檢測直接通過安裝在電機尾部的光電編碼器來測定。所以，運行速度與位置相對容易控制。因為車臺無論在主升降臺位，還是在車臺補償臺位，在電機尾部帶有制動器的驅動機構均能將車臺鎖定在停止的位置上，鎖定后的位置偏移量也就是齒輪與齒條之間的間隙+減速器內部的齒側間隙，最大也不會超過1 mm。它的優點是車臺運行平穩、噪聲低；車臺的速度與位置容易控制，車臺之間的同步運行性好；車臺維護保養簡單。

2.6 舞臺面木地板更新

由于劇院舞臺表面長時間的使用，舞臺木地板表面已經被嚴重破壞，盡管舞臺木地板已經過表面的整體磨平，但表面凹坑深度達5 mm，尤其是主舞臺升降臺、側輔助臺、車臺邊緣的包邊條脫落嚴重，局部舞臺上的木地板還出現嚴重的翹曲現象，相鄰升降臺或輔臺或車臺的表面高差達15 mm左右。因此，此次改造更新了所有舞臺面的木地板，為保持原來設計工藝，此次改造的木地板材料采用了與原來一樣的木地板。

圖2 齒條驅動式車臺（改造后）

3 幾點建議

通過對杭州大劇院的改造，筆者對舞臺機械的使用與管理提出以下幾點建議。

（1）劇院中主電機內部結構的銹蝕，最主要的原因是劇院內舞臺機械安裝環境的緣故。在劇院建成初期，舞臺機械基本上都是安裝在劇院建筑的最底層，且一般均為地面以下。因此，空氣相對濕度較高，尤其是江南沿海地區，在春季時，舞臺機械周邊的空氣濕度會達到飽和含水量，極容易造成鋼結構的銹蝕。所以，在劇院建設時，尤其是建成初期，一定要有舞臺機械旁的通風設置，如空氣濕度大的地方，應配置除濕機，以達到相對小的空氣含水量。

（2）劇院內的舞臺機械設備不宜長期放置，宜間隔一定時間運行。因為經常性的運行后，主電機一類的設備會發熱，或多或少能去除設備內部的水汽，避免主電機內部的銹蝕。同時，舞臺設備的經常性運行也能保證設備運動部件的干凈與潤滑良好。

（3）對劇院的操作人員要有嚴格的管理制度和規范，如上柵頂操作時，要有嚴格的操作規范，來防止操作人員隨帶的物品、工具等墜落到舞臺面，造成安全事故。

（4）舞臺設備操作人員及維護保養人員，必須要對舞臺設備有足夠的認識，充分掌握每個設備的工藝性能與使用方法，以免引起各種麻煩。

（5）對來劇院演出的各種團體，要嚴格限制其使用條件。如對舞臺地板的保護，因為劇院木地板的破壞很大程度上被外來演出團體的重物或滾輪等所破壞。

（編輯 薛云霞）

Stage Machinery Reform in Hangzhou Great Theatre

YANG Yue-jun, YAN Rui-sheng, SHI Xiao-dong, LIU Qing-jun, XU Hao-xiang
(Zhejiang Dafeng Industry Co., Ltd., Hangzhou Zhejiang 315400, China)

The writer presents the main reform of stage machinery in Hangzhou Great Theatre, narrates the characteristic of two kinds of side wagon before and after reform, and suggests the managing of stage machinery in theatre.

Hangzhou Great Theatre; stage machinery; reform; theatre managing

10.3969/j.issn.1674-8239.2016.02.008