舞台升降台的作用：舞台机械系统设计升降乐池

前言

为实现高效的装台与换景以及特殊的舞台效果，在19世纪初期诞生了剧场舞台机械。机械化舞台在其百年的发展史中发生了巨大变化，而今更加壮观和奇异的表演要求比以前更多更复杂的舞台功能，这对剧场设计产生了很大影响。新的剧场必须拥有适应这些变化所需的舞台设施。

随着现代演出艺术的不断发展需要，各种现代科学技术，在舞台机械、灯光、音响等方面得到了广泛的运用，为艺术家们提供了丰富的创作手段，增加演出的艺术效果和感染力。舞台机械是现代化剧场的必要组成部分，其规模之大小、功能之多寡、控制水平之高低，已成为舞台技术水平乃至确定剧场档次的重要因素，也是与其它现代化剧场接轨的重要内容。

1）舞台工艺设计和机械设备的配置均能满足话剧、戏曲、交响乐演奏、综艺歌舞节目等演出的要求，兼顾会议功能。做到工艺设计科学、技术性能优良、配置优化实用、运行安全可靠、维修操作方便、经济合理。

2）舞台工艺设计和设备配置充分考虑艺术创作的多样性与独特性，在现有建筑体形的基础上尽可能发挥舞台机械灵活多变的特点。尽可能满足大型场景道具的切换并考虑直接参与演出。

3）舞台机械设备达到技术先进成熟、性能优良、配置优化合理、运行平稳安全可靠、使用操作灵活简单、维护操作方便。

4) 控制系统控制系统采用人工智能化管理，同时也可进行人工干颈，并备有完善的安全保护及应急措施；人机界面友好，显示功能直观，故障诊断功能完善，具有自动、手动和紧急控制三种控制功能。

舞台机械的设计符合中国现行的有关标准和法规，还应遵照下列最新版本的规范和标准，这些规范和标准是通用与基本的。

1）《钢结构设计规范》(GB50017-2017)

2）《起重机设计规范》(GB/T 3811-2008)

3）《机械安全、机械电气设备》第32部分：起重机械技术条件(GB/T 5226.32-2017)

4）《起重机试验规范和程序》(GB-T 5905-2011)

5）《起重机试验规范和程序》(GB5905-1986)

6）《起重机械安全规程 第1部分：总则》(GB 6067.1-2010)

7）《起重机械超载保护装置安全技术规范》(GB12602-1990)

8）《电能质量公用电网谐波》(GB/T-14549-1993)

9）《低压配电设计规范》(GB50054-1995)

10）《低压开关设备及控制设备总则》(GB/T-14048. M993)

11）《低压成套开关设备及控制设备》(GB/T-7251.1-2003)

12）《低压开关设备及控制设备、低压开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器》(GB/T-14048.3-1993)

13）《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-2011)

14）《电力装置的续电保护和自动装置设计规范》(GBT50062-2008)

15）《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》(GB50150-2016)

16）《电缆线路施工及验收规范》(GB50168-2006)

17）《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》(GB50168-2018)

18）《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》(GB50169-2016)

19）《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》(GB50171-2012)

20）《电力工程电缆设计规范》(GB50217-2018)

21）《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》(GB50254-2014)

22）《电气装置安装工程电力变流设备施工及验收规范》(GB50255-2014)

23）《电气装置安装工程起重机电气装置施工及验收规范》(GB50256-2014)

24）《剧场建筑设计规范》(JGJ57-2016)

25）《舞台刚性防火幕》(m-0101-1996)

26）《起舞台和影视用吊杆装置》(ZBJ-80011-1988)

27）《剧场舞台用大幕机械装置》(ZBJ-80017-1989)

28）《舞台升降台》(ZBJ-83010-1989)

29）《乐池升降设备》ZB J83 009-89

30）《剧场舞台用大幕机械装置》ZB J80 017-89

31）《民用建筑电气设计规范》 JGJ16-2016

剧场建筑等级为乙等。剧场建筑等级为乙等。剧场为镜框式舞台，台口宽15m，高8.4m，舞台区域由主舞台区、 左右侧舞台区三部分组成，主舞台宽28m，深度15m，栅顶净高19.4m。

台下设备布置：

1套乐池升降栏杆、1套乐池升降台、3套子母升降台、台下机械电气与控制系统、舞台木地板等。

台口外设置了乐池升降台和乐池升降栏杆，在乐池需要下降时，栏杆可以升起来起保护作用，防止人、物意外坠落。乐池升降台具有3个停泊位。可利用不同的高度变化，形成各种使用形式。乐池升降台上升至舞台台面高度时，形成舞台的前伸扩展部分, 改变前台的形状；停在观众席前排地面高度时，用于增加观众席前区座位；下降至演奏平台可以形成乐池；下降到座椅库标高可用于运送座椅。

在主舞台区域设置的3台子母升降台是现代化机械舞台的主体，是该剧场台下舞台机械设备最重要的组成部分。它能够灵活、丰富地变换舞台形式，使整个主舞台在平面、阶梯之间变化。通过升降台相互组合，改变升降高度，可形成不同的演出平台，增加表演效果。

子母升降台可单台单独运行，也可两台编程同步运行。每台升降台母台台面最低停位为舞台面以下3.6m，最高可升至高出舞台面1m，同时，子台可以相对母台升起0.4m高度。两套子母升降台配合使用，除可切换多样的舞台面形式外，还可快速形成会议台阶，为会议装台提供极大的便利。

台上设备布置：

1套台口字幕屏吊杆、1套防火幕、1套对开升降大幕机、1套电影银幕架、31道电动景幕吊杆、6道灯光吊杆、2套侧灯光吊架、2套固定柱光灯架、1套对开升降二幕机、、台上机械电气与控制系统、舞台幕布系统等。

大幕是用来分隔舞台与观众厅的第一道幕，设置于舞台台口处，具有对开开启功能、升降动能，电动驱动、可调速，重复操作反应速度快，开启可调速，是使用最频繁的舞台机械。

设置于大幕后方的固定柱光架，舞台左右各设置一套，是专用于吊挂柱子灯具的设备，其上设有爬梯，可上人操作。

设置于主舞台上部的电动吊杆，用于提升布景、各种幕布、二道幕和吊挂灯具等。电动吊杆根据演出需要，可单台或多台组合同步运行。

主舞台上配置了6道灯光吊杆和2道侧灯光吊架，配合2套固定柱光架，可充分满足主舞台区的灯光要求。

乐池升降栏杆位于乐池升降台与观众厅之间, 在升降乐池需要下降时，可以升起来起装饰和保护作用，防止人、物意外坠落。

技术参数

数量：1 台

尺寸：以建筑图为准

行程：1m，有2个固定预停位点

速度： 0.04m/s

静载：水平推力1kN/m

驱动类型：电动

乐池升降台设置于舞台前部紧邻观众席区域，面积共约49.8m²（以实际建筑图为准）。

乐池主要供有乐队伴奏或合唱队伴唱的话剧、戏曲等演出使用。乐池升降台上升到舞台面高度，形成舞台的前伸扩展部分；停在观众厅地面高度，用于增加观众席前区座位；下降至演奏平台可形成乐池。

技术规格

数量： 1台

尺寸： 以建筑图为准

行程： 2.8m

行程内任意点可停，3个固定预停位点

速度： 0.001~0.1m/s

动载： 2.5kN/m²

静载： 5.0kN/m²

驱动类型：刚性链

在主舞台区域设置的3台子母升降台是现代化机械舞台的主体，是该剧场台下舞台机械设备最重要的组成部分。它能够灵活、丰富地变换舞台形式，使整个主舞台在平面、阶梯之间变化。通过升降台相互组合，改变升降高度，可形成不同的演出平台，增加表演效果。

子母升降台可单台单独运行，也可两台编程同步运行。每台升降台母台台面最低停位为舞台以下3.6m，最高可升至高出舞台面1.1m，同时，子台可以相对母台升起0.4m高度。两套子母升降台配合使用，除可切换多样的舞台面形式外，还可快速形成会议台阶，为会议装台提供极大的便利。

技术参数

数量：3台

尺寸：母台15m×3.6m，子台15m×1.8m

行程：母台4.7m，行程内任意点可停，有3个固定预停位点；

子台0.3m

速度：母台0.0015～0.1m/s，子台0.04 m/s

动载：母台2.5kN/ m2，子台自重

静载：5 kN/ m2

驱动类型：电动

数量：1套。

1．电气系统

电气设备主要由电源柜、变频器柜、控制柜、矢量变频器、近控箱、电缆及桥架等组成，完成所有台下舞台机械设备运行使用。电气控制柜内配有变频器手操盒或柜控操作按键，在应急情况下，操作人员可在台下控制柜间直接手动设置、修改运行参数，操作各机械设备。控制柜间的供电电源引自设置在剧场台下分区配电室内的电源柜。变频器选用矢量变频器或其他性能更加优越的装置，应具有过流、过压保护、故障自诊断、自适应控制和防止误操作等功能。通过自带的Profibus-DP接口与中央PLC通讯，实现舞台机械设备调速定位运行。

2．控制系统

控制系统主要由主控制台、中央计算机和PLC、服务器系统、UPS电源、工业以太网络和冗余工业现场总线、紧急停机系统及控制软件等组成。主操作台、中央计算机和PLC、UPS等安装于主舞台区的控制室内。移动操作台由操作员手持就近操作，主要满足剧场舞台机械设备装台功能。

1）控制系统功能介绍

主控制台对整个网络系集中操作，是控制、操作、监测的管理中心；通过上位机（PC）、下位机（PLC）、触摸显示屏、控制按键实现对全系统的设备协调；数据采集、显示、交换、存储、备份、响应；控制指令发送；设备操作等诸多功能。控制台具备自动控制和手动控制功能。

控制系统可以提供所有舞台机械的全功能控制与操作，包括单体设备的控制、设备联锁、设备状态监视、预选择设备、设定运动参数、编组运行、场景记忆、场景序列、故障诊断、系统维护等。主要操作以屏幕窗口、图形、表格方式结合功能键盘或鼠标，并有适当的手动介入功能；可灵活进行返回、重复、跳跃和连续运行等操作。

操作人员通过对控制系统硬件及软件的逻辑组合所形成的功能进行应用，包括预选择设备、设备运动参数的设定、编组运行、场景记忆、场景序列以及手动介入功能等。操作应简洁、明确、安全、可靠，满足用户的使用要求。控制及显示的逻辑清楚，在整个控制系统中对所有操作设备保持绝对一致，同时控制系统的操作是安全的、准确的、实时的，在演出过程中的场景转换的操作简单、迅速，不会影响场景的效果。所有操作台都能对被控设备进行预选择和运动参数的设定，并提供设备状态的清晰指示，并且特别指示当所有联锁和安全条件都满足时，预选的设备动作才可以执行；当要完成多个设备或设备组顺序动作时，应可以先设定各独立的设备运动，再记录为设备组；只有在上一个设备或设备组动作完成后，才可以启动下一个。本控制系统能存贮的设备编组数量不少于5000个。根据设备组运行状况的不同，本系统至少有四种编组功能，并以不同颜色对设备编组进行区分。

设备运行编组分类：

锁定型编组：吊挂或运载的场景需要固定连接到多个舞台机械设备上时，该组中所有的舞台机械设备必须以相同的速度同时运行并移动相同的距离。

安全型编组：用于控制速度、距离等参数组合复杂的设备组的运行，操作的失误将导致场景及设备碰撞或损坏等危险情况。系统应规定更高的操作权限，系统必须高速监控该组中所有运行设备的速度和位置，当该组中的任一设备没有按照预设定或计算出的速度曲线运行，或者速度或位置偏差超出了系统允许的误差范围时，系统必须立即停止该组内所有设备的运行，系统发出的停止命令是紧急停机命令(EMS)，以免损坏设备、场景和发生危险情况。

联锁型编组：用于控制按顺序运动并有联锁关系的设备组的运行，当该组中任一设备的运动顺序不符合联锁关系或故障时，系统立即停止该组内所有设备的运行，系统发出的停止命令是紧急停机命令(EMS)，以免损坏设备和发生危险情况。

自由型编组：用于控制相互之间独立的多个设备的联合运行，适用于在演出中需要经常调用的多个设备的同时运行。自由型编组中允许各设备的运行独立于其它设备，按照已定的速度图和动作距离来运行，当该组中任一设备的速度或位置偏差超出系统允许的误差范围时，系统发出针对单个设备的停止命令，而其它正常运行的设备不受任何影响。

控制系统的软件满足可靠性、实时性、使用灵活性、可管理性和容错性等工业控制软件的基本要求，具有以下特点：

可靠性：系统运行稳定、性能优良，要达到工业级的平均无故障工作时间要求，控制技术和软件技术达到国际先进水平，不会出现造成设备损坏、人员伤亡的故障。

实时性：满足控制系统的实时性要求。

使用灵活性：软件系统基于图形用户接口，直观、形象，易于操作，可以实时动态显示控制对象的各种状态、参数及故障报警信息。运动设定时的操作方式可以是键盘操作结合鼠标点击画面的方式，运动控制操作采用安全操纵杆或专用操作单元。

可管理性：软件易于修改，易于管理。通过整合企业内部的控制系统和管理系统，统一规划，统一管理，实现它们之间的无缝连接，做到数据交换，数据共享，实现整个剧场的信息化管理。

容错性：即使操作失误也不会对系统造成影响，实现无失误操作。

控制系统的操作系统具有多画面切换功能，可以察看任意编组、任意分区、全景及数据。画面应清晰、直观、形象，并能区分编组和未编组，运行和停止等状态，编组运行的设备显示应醒目。

数据刷新没有明显的延迟。编组运行设备的数据醒目。发生故障时实时弹出故障报警信息，故障报警信息的显示突出、醒目。所有的文字信息可以通过设置在中、英文之间切换。

2）控制系统的安全可靠性

安全性设计贯穿整个控制系统，从核心控制器到单体设备的控制设计贯彻始终。

控制系统根据舞台机械项目的特点，内置完备的设备运行实时监测与联锁功能，设备运行控制安全可靠。

控制系统的设计符合我国相关标准，并参照欧洲严格的安全标准要求。急停系统结合 EN 418标准的要求进行设计，电路安全部分参照 EN 60204-1标准要求进行设计。

系统具有过载、限流、短路保护功能；

在各种控制方式转换及误操作时，系统具备自动识辨、保护功能；

具有故障诊断、显示、报警及故障自处理功能；

系统采用优质、高可靠性设备及元器件，使系统硬件性能更加可靠；

系统软件经过严格测试及诸多工程的实践考验，认真烤机，保证系统软件的可靠性；

所有电缆采用阻燃电缆，电缆管线按强弱电严格区分，可靠接地，避免线路干扰；

所有具有提升性能的驱动都采用双制动器控制。

台口设一道刚性防火幕，可把主舞台与观众厅完全隔离。在紧急情况下，防火

幕能在起动后30s内，靠重力下降到位；当距主舞台面2.5米时开始阻尼下降，接近台面时再次减速，以避免伤及人及对台面的冲击。防火幕的耐火极限应符合国家相关标准，能承受观众厅与舞台之间由于火灾引起的压差。

设置于舞台台口处的大幕机，具有对开开启功能，电机驱动、可调速，并配有手动对开装置。对开幕导轨中间重叠部分长2.0m，两侧延伸至可以使幕布开到舞台建筑台口以外。

技术参数

数量：1套

宽度：21m

行程：单边＞9m

速度：0.01～1.0m /s

载荷：大幕重

驱动类型：电动钢丝绳

设置于大幕后方的移动柱光架，为钢制框架，舞台左右各设置一套，是专用于吊挂柱子灯具的设备，其上设有爬梯，可上人操作。

技术参数

数量：2台

尺寸：2.5m×8.8m×0.8m

操作平台层数：≥2

载荷：15kN（平均分布）

安装方式：固定

设置于主舞台上部、可升降的电动灯光吊杆，用于吊挂灯具。

灯光吊杆由桁架式吊杆、卷扬系统、控制系统和保护装置、传感器等组成。

每道灯光吊杆配置2套收线框，左右各一套。

技术规格：

数量：6套

长度：19m

行程：19m

速度：0.002~0.2m/s

载荷：8kN

驱动类型：电动钢丝绳

设置于主舞台上部，用于提升布景、各种幕布和二道幕机，也可以吊挂灯具等。

电动吊杆由桁架式吊杆、卷扬系统、控制系统和保护装置等组成。

技术规格：

数量： 31台

长度： 21m

行程： 19m

速度： 0.001~1.0m/s

载荷： 6KN

驱动类型：电动钢丝绳

设置于主舞台上部两侧、专用于安装舞台灯具的装置，便于为舞台提供侧光。

侧灯光吊架杆体为三角形灯架，每套侧灯光吊架配4套"日"字型灯光排架，用于悬挂灯具，灯光排架可手动使之在垂直台口方向移动，三角灯架可整体升降。灯光排架可根据需要上下叠加。

每套"目"字型灯光排架宽约1m，高约3m，可悬挂上下3排、每排左右2个灯具。排架拆卸方便，安装灵活。

技术参数

数量：2套

尺寸：10.5m

升降行程：19

速度：0.002～0.2m/s

载荷：8kN

驱动类型：电动钢丝绳

二幕机设置于舞台内，可通过实现手动对开或对关。二幕机的位置不确定，可悬挂在任一电动吊杆上；可根据实际使用需要随时进行挂装。

对开（关）幕导轨中间重叠部分不小于2.0m，两侧延伸至可以使幕布对开到侧幕条以外。

技术参数

数量：1套

宽度：20.5m

行程：单边9m

载荷：二幕重

驱动类型：电动

银幕是观众视觉效果的最终媒质，而银幕架是银幕的载体，银幕张挂的规范与否，将直接影响观众的视觉享受。

规格：14米，高6.4米，深0.3m；

驱动方式：钢丝绳卷扬机；

吊点数：4；

速度：0.002-0.2m/s；

载荷：自重

数量：1套。

参见6.1.10台下机械电气和控制系统

幕布材质均为国产优质材质，要求幕布具有面料色泽鲜艳，手感丰富，立体感强，悬垂性好、不透光，幕布吊点连接牢固，抗拉强度高。

所有幕布须经阻燃处理，按照GB8624-2012《建筑材料燃烧性能分级方法》达到B1级标准。幕布清单如下表：

舞台机械系统主要设备品牌说明：

电机驱动推荐品牌：美事科、森力玛、杰牌、博能

减速机推荐品牌：博能、通力、杰牌、沃尔夫

以上品牌均为国产知名优质品牌，用于专业舞台剧场剧院，具有质量保证、价格优势、售后维护便捷。

电器元件及控制元件：可编程控制器：SIEMENS 1500系列、BECKHOFF、Schneider

定位传感器：KUBLER、ELCO、SICK、Leuze

限位开关：Schneider、OMRON、Schmersal、STROMAG

变频器：SEW、SIEMENS、CT、Danfoss、Nord、Schneider

编码器：KUBLER、ELCO、SICK、OMRON

工控机：SIEMENS、ADVANTECH等国际一线品牌，具有质量保证，使用寿命长，设备更换方便，售后服务便捷。