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来源 | 演艺科技传媒
直接或间接为演出服务的机械设备统称为舞台机械设备。由于技术的发展、需求的多样性，目前更多的把在剧场或舞台固定安装、具有电力驱动及机械传动的机械设备，称为舞台机械设备，笔者主要讨论这类设备。对于简单手动设备或临时性的设备，如手动威亚、机械道具等，仍按照其常规习惯的称谓，不划归到舞台机械设备类中。
舞台机械的作用概括起来主要有切换场景、灯具音响建声等剧场设备辅助、改变舞台形式、改变剧场形式、参与表演、剧场或演出安全辅助、运景装景辅助等。有些设备功能是独立的，如防火幕、轨道吊机、反声罩等，只能起到各自独立的功用，有些设备功能是综合性的，如假台口即可改变台口尺寸又可作为台口灯桥使用，吊杆既可以挂景片也可以挂灯具。
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舞台机械设备的分类
舞台机械设备的分类有多种方法。
常见的有按空间位置分类，如台上设备、台下设备、观众席设备等。台上设备包括防火设备、大幕场幕设备、布光设备、有限改变台口大小的设备、上空悬吊设备、改善局部声音效果的设备等，台上设备运动或静止时，允许演员在其下方长时间停留、活动；台下设备指设置在舞台面及台面以下，用于改变舞台形状与形式、移动景物或演员的机械设备，包括升降台类、车台类、转台类等，设备在运行或静止时，均允许演员在其上长时间停留、活动。
按功能或特征分类，涉及直接为演出服务的设备、间接为演出服务的设备、改变剧场形式的设备、保障演出安全的设备、配合其他专业的设备、特殊功用的设备等，包括电动吊杆、灯杆吊杆、大幕机、二幕机、灯光吊笼、灯光渡桥、假台口、防火幕、固定单点吊机、双点吊机、音响链式吊机、吊点可移单点吊机、反声罩、银幕架、飞行机构、侧吊杆、侧灯光吊架、侧台轨道吊机、后舞台吊杆、升降栏杆、乐池升降台、主升降台、演员升降小车、演员活门、升降提词间、侧车台、侧辅助升降台、补偿升降台、后车转台、座椅车台、翻转座椅台、芭蕾舞车台、鼓筒式转台等；特殊用途或组合功能的舞台设备还会有独特的命名，如冰车台、水车台、跑马机、3D飞行机构、机械臂、回转观众席、水中升降台、升降LED幕架、回转吊臂、平移旋转大门、旋转升降观众席、弧形升降台、弧形吊杆等。
按运动形式分类，包括升降类设备、吊挂类设备、旋转类设备、平移类设备、复合运动类设备等。
02
舞台机械设备的安全
舞台机械设备的安全包括设备本身的质量安全和使用过程的运营安全。这里先讨论设备质量安全问题。
设备的选型设计计算应满足基本的舞台机械和非标机械设备规范标准的相关安全要求。如不同使用条件钢丝绳及升降传动链的安全系数，满载状态设备结构刚度及强度核算，电机、减速机、制动器扭矩验算，全速满载时电机过载及驱动力验算，滑轮卷筒直径校核，设备结构及传动系统布置合理性等，只有这些基本的机械设备安全要求考虑充分合理，舞台机械设备才可具备基本的安全条件。
舞台机械设备还应根据设备定位和需求，配置相应的安全辅助装置和检测元器件。台上设备安全装置常用的排绳机构、乱绳松绳检测、防冲顶开关、防溜车检测、载荷检测、速度检测、位置检测、极限位开关、定位开关等；台下设备安全装置常用的安全定位插销、防剪切装置、防挤压装置、防护网、安全门、防护栏杆、状态警示、导向系统，固定支承、各类传感器、编码器、限位定位开关等。台上台下设备的许多安全辅助装置是通用的。
舞台机械设备的控制系统应充分考虑相应的安全措施。硬件系统应考虑设备系统冗余备份、急停控制、电磁兼容防护、电压电流过载保护、接地保护、安全电路与安全电器、标准接口、数据安全、操作权限用户管理等方面；软件系统应具备一定智能及逻辑判断能力，具备智能互锁、安全同步、误操作保护、密码保护、主从控制实时切换等功能，保证设备状态可知可控，紧急状态可一键处置。
以上是满足舞台机械设备质量安全需要考虑的基本问题，其中的安全辅助装置可以根据实际需要取舍。
目前有些舞台机械设备由于造价等因素影响，其基本的安全配置几乎都不具备，仅仅满足设备的基本功能需求，使用过程有非常大的隐患。又由于舞台机械设备使用频率较低，使用强度也不高，类似的安全隐患不容易暴露，这也给一些厂家和用户造成了一定的错觉和侥幸心理。但这样的情况实际是非常危险的，作为专业性很强的特殊设备，舞台机械设备必须符合相关的设备安全规范标准要求，建立明确的设备选型理念。
03
舞台机械设备的发展趋势
对常规剧场，升降台、车台、吊杆等设备形式和功能比较常见。对于非常规剧场或舞台，舞台机械设备功能需求特殊，形式多种多样、不拘一格，既有与舞台或剧场密切相关的固定设备，也有与演出或舞美大型道具相关的特种机械，需要根据不同的使用状态及功能做具体分析，采用的设计及制作方法也会因需求而异。下面通过新疆大剧院、“无极幻影”实景演出等实际应用案列，反映舞台机械设备发展的趋势。
（1）多样性
新疆大剧院（见图1）单体建筑面积超过10万平米，舞台是以品字形舞台为基础，对台口和耳台进行了扩充，并结合观众席过道、后舞台、侧舞台形成一个宽86 m、进深68 m，台口宽27 m、高15 m的大型舞台，对观众席成120°的包围；观众席上空为大面积LED穹顶，见图2、图3，给观众营造一个超大面宽和浸入式的实景秀演出空间。新疆大剧院共有400多台套舞台机械设备，见图4、图5、图6、图7，设备种类几乎涵盖了目前常见的各类舞台机械设备类型，集中反映了舞台机械设备的应用方向。
图1 新疆大剧院外观及内景
图2 大剧院平面图
图3 大剧院纵剖图
图4 主舞台区台下设备布置图
图5 观众席区台下设备布置图
图6 主舞台上空设备布置图
图7 观众席上空设备布置图
其中，仅主舞台区域的主升降台，就配备有LED屏幕的双层台，水池、喷泉的双层升降台，可实现大洪水的瀑布升降台，以及能实现四层立体表演的三层升降台；台口升降台，除了配备升降子台，实现演员从下层换场的功能，还与水车台、冰车台、花车台组合使用，在台口实现冰舞台、水舞台、干舞台、花舞台的转换，形成多种表演场景，提供丰富表演形式；水车台自重达100 t，配备有水面90 m2、水深1 m的水池，可干湿变换的水中升降台，以及营造氛围的水中彩灯和喷泉装置；冰车台自重超过40 t，并在下层台仓配备存放冰车台的冰库，冰车台冰面可容纳5~8名冰上芭蕾演员的表演，还有冰面喷水环廊的效果简易舞台设备，实现水中环廊的冰舞表演，结合中心升降子台营造多环境、立体表演空间。
新疆大剧院的车台有3种，一种为主舞台区域的常规车台，在侧舞台存放，与辅助升降台、侧台补偿台、主升降台联动，实现侧舞台道具侧向移动转换，其中靠近台口的两套侧车台可由一侧舞台贯穿主舞台，平移到另一侧舞台，实现侧车台的单向贯穿运行；在耳台还布置有左右各两组环形车台，平时在两侧耳台库存放，需要时可从耳台库沿圆弧轨道开到耳台上，前侧的耳台车台覆盖跑马机，后侧的耳台车台可与耳台升降台配合升降，这类车台由电池供电，无线遥控有轨运行；在主舞台后区，还设置有两套纵向移动的车台，平时储存在后台下层台仓，需要时从下层台仓开到后台运景升降台上，随运景升降台升到舞台面，再沿舞台面纵向运行到台口附近，实现下层大型道具垂直和纵向的场景转换，这类车台采用电池供电、无轨沿导向槽纵向遥控运行。
在两侧耳台各配置了3台跑马机，速度达到9 m/s，可实现马匹在舞台面四蹄翻开的奔驰效果，并形成6匹马室内同时奔跑的震撼场面，为了让马匹尽快适应设备，还在马场设置2台跑马机，便于马匹日常训练。跑马机的控制系统要考虑马匹特性，设置紧急情况的快速停机但不能急停，既保证安全又不会对人员马匹造成伤害。
此外，侧舞台设置可升降旋转的侧LED幕条，主舞台后区设置可左右平移的LED背景屏；台口、耳台、观众席上空分别设置灯景吊杆、面光吊杆、弧形吊杆、环形吊架、旋转8点吊机、3D飞行机构、道具吊机等多种设备，实现空间、地面立体交叉表演。
新疆大剧院通过舞台机械与舞美道具、布景和演员的自由转换，完成观众席上空、过道、耳台、前区舞台、主舞台、侧台、后台、地下台仓、空中等多种形式的场景变换，为观众提供了全方位的表演和多形态的舞台呈现，实现舞台机械设备与剧场舞台空间、表演内容的融合，如图8~图13所示，做到艺术创意与技术实现的有机结合，取得良好的效果，在展现舞台机械多样性的同时，也充分体现了舞台机械设备对演出效果的有力支持。
图8 四层立体表演舞台实景
图9 冰车台实景演出效果
图10 水车台及主升降台瀑布实景
图11 纵向无线遥控车台运行中
图12 纵深68 m的舞台和喷泉主升降台
图13 跑马机实景演出效果
（2）高度集成
苏州华谊兄弟影城的“无极幻影”实景演出，采用了远程供电三自由度双点高速飞行器，完成双人吊挂互动、360°自由旋转及飞行升降的全自动控制，实现空中双人无约束飞行对打表演，在实景中再现了电影中的经典画面。
其采用的复合缠绕远程牵引（见图14）、高速防摆启停控制、安全无供电轨道小车（见图15）等技术，具有功能及结构的高度集成，体现了台上设备的适应性及今后发展的方向。
图14 复合缠绕远程牵引原理图
图15 安全无供电轨道小车
图16 虚铰三自由度组合舞台设备简图
图17 升降错位平移实景图
（3）技术联合应用
用于尼山圣境“金声玉振”项目的虚铰三自由度组合舞台设备，如图16所示，采用串联式三自由度机械系统的技术方案，构成正反两面70°翻转虚铰机构的同时，实现舞台面升降平移功能，如图17所示。设计长6.5 m、宽1 m，共23套上覆LED地屏的三自由度运动设备组成演出舞台面，可实现活动竹简演出的创意要求。
这种利用虚拟样机技术、采用三维设计、有限元分析、动力学仿真的技术联合应用路线简易舞台设备，实现复杂机械设备研发的方法，也是今后舞台机械设备满足艺术创意需求的重要手段。
此外，类似大型舞台面翻转升降设备、观众席整体旋转平移设备、酒吧组合吊挂变形设备等非常规的舞台机械设备，也已应用于一些剧场和实景演出中，实现剧场舞台形式变化，提供不同观演体验，满足特效演出效果。
舞台机械的常规设备逐步趋于标准化，而根据剧场和演出创意需求定制的舞台机械设备则趋于智能化、多功能及声光视频机电集成一体化、联合技术应用等，这对舞台机械设备的研发能力提出了更高的要求。
04
结语
舞台机械设备由于具有非常发散的形式、功能和使用状态，既有永久剧场建筑中的固定常设设备，也有为具体演出效果定制的临时大型道具，还有露天演出需要的空中吊挂设备，以及水下特种需求设备等，针对不同的项目、设备需求应该具体问题具体分析，既要合理参照相关的规范标准，也要根据实践经验有所定位取舍，所以舞台机械设备的具体技术参数、功能需求和使用状态是决定设备选型和配置的关键因素。特别是对舞台机械设备的安全问题，需要由充分安全的设计和配置来保证，一些强制的安全规范标准以及必要的安全配置是必须的，舞台机械设备提供和建设使用方均应引起足够重视。
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投稿：场馆经理人长期接受剧场、体育场、音乐厅等文化场馆类文章投稿
