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【摘要】阐述了杭州大剧院舞台机械的改造重点，并叙述了改造前后两种车台的优缺点，最终提出剧院管理中对舞台机械管理的建议。
【关键词】杭州大剧院；舞台机械；改造；剧院管理
文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2016.02.008
1 杭州大剧院改造的原因
2003年建成的杭州大剧院的舞台机械设备可谓是全国标杆式舞台设备工程。经过十几年的使用，部分设备已达不到当初的设计水准或无法使用。如台下的主舞台升降台，建成初期还能经常性地使用，但使用几年后，同样的使用情况下，分别烧坏了6台主驱动电机。又如侧舞台车台，在驱动刚性链端部的驱动小车与车台台体之间，运行后须脱与挂，几年后，脱挂钩的拖曳动力线数次被拉断，导致侧向车台无法正常工作，尤其在演出过程中，导致演出中断。台下的主升降台与侧车台损坏后，导致了台下设备基本上无法正常使用。同时，由于多次损坏，演出中出现不敢使用台下舞台机械的情况。控制系统更是如此，控制系统的主要问题是通信线路及感应传感元器件等问题，几年后多次出现过通信中断及传感器等信号无法检测到的问题。由于是国外的供应商提供的设备，售后服务又委托国内的某家公司进行，因其技术等因素的限制，售后服务相对做得并不到位，导致设备坏后不能及时修复或有效维护。因此，在改造前大剧院的台下设备基本上无法正常使用。由于台上设备及其控制的环境湿度相对较小，台上设备维护相对简单，所以台上设备基本可用。
2 改造的几个重点
此次改造完全恢复了原来的设计要求，并在台口外增置了8台单点吊机。
2.1 控制系统改造
此次改造将台上与台下的控制系统分开。由于台上设备在改造前基本可以运行，剧院为了节约成本，控制系统只作了更新和小部分控制元器件的更换，所有的台上机械系统只作了一次全面的维护与保养，由德国SBS公司进行改造与更新，采用了以軸控制器为基础的控制系统。出于对售后服务的考虑，对台下控制系统作了较大幅度的改造，将原来的以轴控制器为基础的控制系统改造成以PLC为基础的控制系统，并更换了不少元器件，台下这套控制系统是笔者所在单位完全自主研发的产品，售后服务完全可以在2小时内到位，这样也保证了剧院安心的使用。
2.2 台上栅顶改造
台上栅顶的设计采用了以矩形管为基础的栅顶结构，矩形管之间的间隙约为50mm，这是常用的栅顶结构。杭州大剧院从更高的安全要求出发，为杜绝栅顶上有杂物及工具等往舞台面坠落，此次改造时采用间距为10mm的焊接钢丝网铺满了整个栅顶，在卷扬机的下方或一些角落处，采用了与原栅顶固定联接的方法。在单点吊机吊钩垂直落下去的位置，则采用了活动铺设的方法，即当在此处需要安装单点吊机吊钩时，可以把焊接钢丝网拿掉；而无需吊钩时，则铺上钢丝网。如此，在整个栅顶区域，基本上不会下坠10mm及以上的东西，从而保证了舞台上演员及工作人员的安全。
2.3 增设台口外单点吊机
剧院的原设计中，台口外没有配置单点吊机等吊挂设备，大剧院根据实际使用需要，增设8台单点吊机，并根据要求配置了链式吊机。由于杭州大剧院观众厅屋顶上方是混凝土结构，承重梁又是预应力梁，链式吊机的安装经历了不少周折，最终采用了后扩孔式机械锚栓，直接联接在靠近承重梁的天花板上，这样的设计其一可以保证对预应力梁不会有伤害，其二保证了机械锚栓的受力基本上加在预应力梁上，其三避免了（不少人员担心的）化学锚栓因日久老化而降低联接强度的问题。
2.4 主舞台升降台驱动系统改造
自杭州大剧院建设舞台机械后，主舞台升降台使用的频率很低，主要原因是发生过几次主电机烧坏的现象，即一旦主电机通电运行，就发生主电机烧坏的现象。此次改造中发现，主电机拆开后内部有不少锈蚀，当主电机通电后，导致内部线路短路而烧坏电机。因此，改造中将主电机送电机厂进行了清理和测试，将电机性能恢复到出厂水平。另外，对驱动系统的辅助驱动进行了增设。原系统中12台主驱动仅配了2台辅助驱动，当电机烧坏时，由于辅助电机移动困难、安装麻烦，辅助电机处于无法或很难使用的处境。此次改造中将每一台主电机一一配置了辅助电机，通过电器操作，可以将辅助电机直接切换联接到主电机上，即使主电机出现问题，也可以在第一时间用辅助电机来驱动主舞台升降台，做到演出的安全保障。
此次改造中，仅侧车台一项属于舞台机械中全面的改造。改造车台的最大原因是刚性链端部脱挂机构在几年运行后脱挂机构的动力线与控制线多次被拉断，导致演出中断。同时，改造前的车台转换时间过长也是部分原因。
2.5.1 原侧车台
原侧车台由韩国JASS提供，采用刚性链推或拉的方式驱动车台，如图1所示。
其驱动主要包括刚性链驱动机构、刚性链、驱动小车、刚性链及驱动小车运行轨道、刚性链支承轨道等。刚性链直接与驱动小车联接，驱动小车与车台台体之间也采用了脱挂钩的方式。驱动机构安装在车台与侧舞台墙之间的空间内。车台从侧舞台区向主舞台区运行时，驱动机构驱动刚性链，刚性链推动车台向前运行。到达主升降台后，脱挂钩也能分离，车台可随主升降台一起上下升降。当车台从主舞台区向侧舞台区运行时，刚性链则拉着车台返回。由于驱动小车与车台脱钩后，车台在舞台面上成了一个可以左右运行的自由体，因此，当车台随主舞台的升降台一起运行时，必须有一个锁定机构，将车台锁定在主升降台上。这种车台的优点是车台的运行速度与位置容易控制，车台之间的同步运行性好。但是，也有以下几个缺点：
（1）噪声大。刚性链的支承轮是金属材料，而刚性链的导轨又是金属材料。因为刚性链受压时，支承轮与导轨之间会产生相对较大的力，所以两种材料无法用非金属材料来承受较大的压应力。
（2）在主升降台面、侧辅助升降台面及车台补偿台面上须开设两条槽，一条是导向槽，另一条是驱动槽，造成舞台面太多的缝隙。 （3）由于有脱钩与挂钩的程序，车台运行时，若要补平侧辅助台或车台补台，或者车台与主舞台升降台需要一起升降时，车台的运行辅助时间很长，会影响演出效果。
2.5.2 改造后的侧车台
改造后，车台成了齿条式驱动，如图2所示。
每块车台设置两组驱动机构，一组驱动机构安装在车台补偿台的下方，当车台在车台补偿台位附近时，此驱动机构与车台上的齿条啮合。而另一组驱动机构则安装在主升降台下方，当车台在主升降台附近时，此驱动机构与齿条啮合。每一组驱动机构与齿条有一个啮合或分离的过程，当车台靠近侧舞台区时，安装在车台补偿台下面的驱动机构驱动，而当车台在主舞台区附近时，安装在主升降台下面的驱动机构驱动。运行过程中，两驱动机构分段接力驱动。在中间位置，两组驱动机构同时。
车台的运行速度和位置检测直接通过安装在电机尾部的光电编码器来测定。所以，运行速度与位置相对容易控制。因为车台无论在主升降台位，还是在车台补偿台位，在电机尾部带有制动器的驱动机构均能将车台锁定在停止的位置上，锁定后的位置偏移量也就是齿轮与齿条之间的间隙+减速器内部的齿侧间隙，最大也不会超过1mm。它的优点是车台运行平稳、噪声低；车台的速度与位置容易控制，车台之间的同步运行性好；车台维护保养简单。
2.6 舞台面木地板更新
由于剧院舞台表面长时间的使用，舞台木地板表面已经被严重破坏，尽管舞台木地板已经过表面的整体磨平，但表面凹坑深度达5mm，尤其是主舞台升降台、侧辅助台、车台边缘的包边条脱落严重，局部舞台上的木地板还出现严重的翘曲现象，相邻升降台或辅台或车台的表面高差达15mm左右。因此，此次改造更新了所有舞台面的木地板，为保持原来设计工艺，此次改造的木地板材料采用了与原来一样的木地板。
3 几点建议
通过对杭州大剧院的改造，笔者对舞台机械的使用与管理提出以下几点建议。
（1）剧院中主电机内部结构的銹蚀，最主要的原因是剧院内舞台机械安装环境的缘故。在剧院建成初期，舞台机械基本上都是安装在剧院建筑的最底层，且一般均为地面以下。因此，空气相对湿度较高，尤其是江南沿海地区，在春季时，舞台机械周边的空气湿度会达到饱和含水量，极容易造成钢结构的锈蚀。所以，在剧院建设时，尤其是建成初期，一定要有舞台机械旁的通风设置，如空气湿度大的地方，应配置除湿机，以达到相对小的空气含水量。
（2）剧院内的舞台机械设备不宜长期放置，宜间隔一定时间运行。因为经常性的运行后，主电机一类的设备会发热，或多或少能去除设备内部的水汽，避免主电机内部的锈蚀。同时，舞台设备的经常性运行也能保证设备运动部件的干净与润滑良好。
（3）对剧院的操作人员要有严格的管理制度和规范，如上栅顶操作时，要有严格的操作规范，来防止操作人员随带的物品、工具等坠落到舞台面，造成安全事故。
（4）舞台设备操作人员及维护保养人员，必须要对舞台设备有足够的认识，充分掌握每个设备的工艺性能与使用方法，以免引起各种麻烦。
（5）对来剧院演出的各种团体，要严格限制其使用条件。如对舞台地板的保护，因为剧院木地板的破坏很大程度上被外来演出团体的重物或滚轮等所破坏。
【关键词】杭州大剧院；舞台机械；改造；剧院管理
文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2016.02.008
1 杭州大剧院改造的原因
2003年建成的杭州大剧院的舞台机械设备可谓是全国标杆式舞台设备工程。经过十几年的使用，部分设备已达不到当初的设计水准或无法使用。如台下的主舞台升降台，建成初期还能经常性地使用，但使用几年后，同样的使用情况下，分别烧坏了6台主驱动电机。又如侧舞台车台，在驱动刚性链端部的驱动小车与车台台体之间，运行后须脱与挂，几年后，脱挂钩的拖曳动力线数次被拉断，导致侧向车台无法正常工作，尤其在演出过程中，导致演出中断。台下的主升降台与侧车台损坏后，导致了台下设备基本上无法正常使用。同时，由于多次损坏，演出中出现不敢使用台下舞台机械的情况。控制系统更是如此，控制系统的主要问题是通信线路及感应传感元器件等问题，几年后多次出现过通信中断及传感器等信号无法检测到的问题。由于是国外的供应商提供的设备，售后服务又委托国内的某家公司进行，因其技术等因素的限制，售后服务相对做得并不到位，导致设备坏后不能及时修复或有效维护。因此，在改造前大剧院的台下设备基本上无法正常使用。由于台上设备及其控制的环境湿度相对较小，台上设备维护相对简单，所以台上设备基本可用。
2 改造的几个重点
此次改造完全恢复了原来的设计要求，并在台口外增置了8台单点吊机。
2.1 控制系统改造
此次改造将台上与台下的控制系统分开。由于台上设备在改造前基本可以运行，剧院为了节约成本，控制系统只作了更新和小部分控制元器件的更换，所有的台上机械系统只作了一次全面的维护与保养，由德国SBS公司进行改造与更新，采用了以軸控制器为基础的控制系统。出于对售后服务的考虑，对台下控制系统作了较大幅度的改造，将原来的以轴控制器为基础的控制系统改造成以PLC为基础的控制系统，并更换了不少元器件，台下这套控制系统是笔者所在单位完全自主研发的产品，售后服务完全可以在2小时内到位，这样也保证了剧院安心的使用。
2.2 台上栅顶改造
台上栅顶的设计采用了以矩形管为基础的栅顶结构，矩形管之间的间隙约为50mm，这是常用的栅顶结构。杭州大剧院从更高的安全要求出发，为杜绝栅顶上有杂物及工具等往舞台面坠落，此次改造时采用间距为10mm的焊接钢丝网铺满了整个栅顶，在卷扬机的下方或一些角落处，采用了与原栅顶固定联接的方法。在单点吊机吊钩垂直落下去的位置，则采用了活动铺设的方法，即当在此处需要安装单点吊机吊钩时，可以把焊接钢丝网拿掉；而无需吊钩时，则铺上钢丝网。如此，在整个栅顶区域，基本上不会下坠10mm及以上的东西，从而保证了舞台上演员及工作人员的安全。
2.3 增设台口外单点吊机
剧院的原设计中，台口外没有配置单点吊机等吊挂设备，大剧院根据实际使用需要，增设8台单点吊机，并根据要求配置了链式吊机。由于杭州大剧院观众厅屋顶上方是混凝土结构，承重梁又是预应力梁，链式吊机的安装经历了不少周折，最终采用了后扩孔式机械锚栓，直接联接在靠近承重梁的天花板上，这样的设计其一可以保证对预应力梁不会有伤害，其二保证了机械锚栓的受力基本上加在预应力梁上，其三避免了（不少人员担心的）化学锚栓因日久老化而降低联接强度的问题。
2.4 主舞台升降台驱动系统改造
自杭州大剧院建设舞台机械后，主舞台升降台使用的频率很低，主要原因是发生过几次主电机烧坏的现象，即一旦主电机通电运行，就发生主电机烧坏的现象。此次改造中发现，主电机拆开后内部有不少锈蚀，当主电机通电后，导致内部线路短路而烧坏电机。因此，改造中将主电机送电机厂进行了清理和测试，将电机性能恢复到出厂水平。另外，对驱动系统的辅助驱动进行了增设。原系统中12台主驱动仅配了2台辅助驱动，当电机烧坏时，由于辅助电机移动困难、安装麻烦，辅助电机处于无法或很难使用的处境。此次改造中将每一台主电机一一配置了辅助电机，通过电器操作，可以将辅助电机直接切换联接到主电机上，即使主电机出现问题，也可以在第一时间用辅助电机来驱动主舞台升降台，做到演出的安全保障。
此次改造中，仅侧车台一项属于舞台机械中全面的改造。改造车台的最大原因是刚性链端部脱挂机构在几年运行后脱挂机构的动力线与控制线多次被拉断，导致演出中断。同时，改造前的车台转换时间过长也是部分原因。
2.5.1 原侧车台
原侧车台由韩国JASS提供，采用刚性链推或拉的方式驱动车台，如图1所示。
其驱动主要包括刚性链驱动机构、刚性链、驱动小车、刚性链及驱动小车运行轨道、刚性链支承轨道等。刚性链直接与驱动小车联接，驱动小车与车台台体之间也采用了脱挂钩的方式。驱动机构安装在车台与侧舞台墙之间的空间内。车台从侧舞台区向主舞台区运行时，驱动机构驱动刚性链，刚性链推动车台向前运行。到达主升降台后，脱挂钩也能分离，车台可随主升降台一起上下升降。当车台从主舞台区向侧舞台区运行时，刚性链则拉着车台返回。由于驱动小车与车台脱钩后，车台在舞台面上成了一个可以左右运行的自由体，因此，当车台随主舞台的升降台一起运行时，必须有一个锁定机构，将车台锁定在主升降台上。这种车台的优点是车台的运行速度与位置容易控制，车台之间的同步运行性好。但是，也有以下几个缺点：
（1）噪声大。刚性链的支承轮是金属材料，而刚性链的导轨又是金属材料。因为刚性链受压时，支承轮与导轨之间会产生相对较大的力，所以两种材料无法用非金属材料来承受较大的压应力。
（2）在主升降台面、侧辅助升降台面及车台补偿台面上须开设两条槽，一条是导向槽，另一条是驱动槽，造成舞台面太多的缝隙。 （3）由于有脱钩与挂钩的程序，车台运行时，若要补平侧辅助台或车台补台，或者车台与主舞台升降台需要一起升降时，车台的运行辅助时间很长，会影响演出效果。
2.5.2 改造后的侧车台
改造后，车台成了齿条式驱动，如图2所示。
每块车台设置两组驱动机构，一组驱动机构安装在车台补偿台的下方，当车台在车台补偿台位附近时，此驱动机构与车台上的齿条啮合。而另一组驱动机构则安装在主升降台下方，当车台在主升降台附近时，此驱动机构与齿条啮合。每一组驱动机构与齿条有一个啮合或分离的过程，当车台靠近侧舞台区时，安装在车台补偿台下面的驱动机构驱动，而当车台在主舞台区附近时，安装在主升降台下面的驱动机构驱动。运行过程中，两驱动机构分段接力驱动。在中间位置，两组驱动机构同时。
车台的运行速度和位置检测直接通过安装在电机尾部的光电编码器来测定。所以，运行速度与位置相对容易控制。因为车台无论在主升降台位，还是在车台补偿台位，在电机尾部带有制动器的驱动机构均能将车台锁定在停止的位置上，锁定后的位置偏移量也就是齿轮与齿条之间的间隙+减速器内部的齿侧间隙，最大也不会超过1mm。它的优点是车台运行平稳、噪声低；车台的速度与位置容易控制，车台之间的同步运行性好；车台维护保养简单。
2.6 舞台面木地板更新
由于剧院舞台表面长时间的使用，舞台木地板表面已经被严重破坏，尽管舞台木地板已经过表面的整体磨平，但表面凹坑深度达5mm，尤其是主舞台升降台、侧辅助台、车台边缘的包边条脱落严重，局部舞台上的木地板还出现严重的翘曲现象，相邻升降台或辅台或车台的表面高差达15mm左右。因此，此次改造更新了所有舞台面的木地板，为保持原来设计工艺，此次改造的木地板材料采用了与原来一样的木地板。
3 几点建议
通过对杭州大剧院的改造，笔者对舞台机械的使用与管理提出以下几点建议。
（1）剧院中主电机内部结构的銹蚀，最主要的原因是剧院内舞台机械安装环境的缘故。在剧院建成初期，舞台机械基本上都是安装在剧院建筑的最底层，且一般均为地面以下。因此，空气相对湿度较高，尤其是江南沿海地区，在春季时，舞台机械周边的空气湿度会达到饱和含水量，极容易造成钢结构的锈蚀。所以，在剧院建设时，尤其是建成初期，一定要有舞台机械旁的通风设置，如空气湿度大的地方，应配置除湿机，以达到相对小的空气含水量。
（2）剧院内的舞台机械设备不宜长期放置，宜间隔一定时间运行。因为经常性的运行后，主电机一类的设备会发热，或多或少能去除设备内部的水汽，避免主电机内部的锈蚀。同时，舞台设备的经常性运行也能保证设备运动部件的干净与润滑良好。
（3）对剧院的操作人员要有严格的管理制度和规范，如上栅顶操作时，要有严格的操作规范，来防止操作人员随带的物品、工具等坠落到舞台面，造成安全事故。
（4）舞台设备操作人员及维护保养人员，必须要对舞台设备有足够的认识，充分掌握每个设备的工艺性能与使用方法，以免引起各种麻烦。
（5）对来剧院演出的各种团体，要严格限制其使用条件。如对舞台地板的保护，因为剧院木地板的破坏很大程度上被外来演出团体的重物或滚轮等所破坏。