蘭州音樂廳舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備配置及控制系統(tǒng)

1、蘭州音樂廳舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備配置及控制系統(tǒng)摘要從舞臺(tái)機(jī)械配置方案和控制系統(tǒng)兩個(gè)方面，介紹蘭州音樂廳舞臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞蘭州音樂廳；舞臺(tái)機(jī)械；設(shè)備配置；控制系統(tǒng)蘭州音樂廳位于水車博覽園東側(cè)、金雁黃河大橋西南側(cè)。該劇場(chǎng)地理位置特殊，背靠黃河，建筑設(shè)計(jì)特將舞臺(tái)天幕區(qū)后墻設(shè)計(jì)為開放式，以黃河為演出“背景”，由此在臺(tái)下設(shè)備配置方面進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。音樂奏起，舞臺(tái)天幕位置后墻兩臺(tái)對(duì)開門裝置緩緩打開，視線透過(guò)對(duì)開門的幕墻，黃河璀璨迷人的夜景一覽無(wú)余，懸掛在舞臺(tái)后側(cè)的LED屏演繹出燦爛奪目的蘭州文化，吱呀的水車伴著嘩啦啦黃河水緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，營(yíng)造出實(shí)景黃河與與古老水車交相輝映的精彩效果，全方位展現(xiàn)出蘭州音樂廳的新奇魅

2、力。蘭州音樂廳建成后成為蘭州市重要的集大型歌舞表演、文藝演出、大型音樂會(huì)，兼顧會(huì)議、展覽的多功能劇院，同時(shí)也是一座兼顧城市文明與社會(huì)公共效益的大型文化交流中心。舞臺(tái)設(shè)計(jì)為鏡框式，設(shè)主舞臺(tái)和兩側(cè)舞臺(tái)。平而：舞臺(tái)進(jìn)深22.5m,開間64.6m；側(cè)臺(tái)進(jìn)深15.0m；主臺(tái)寬度35.0m,左、右側(cè)臺(tái)寬度（凈寬）均為14.8m；舞臺(tái)臺(tái)口寬度22.0m；樂池開口寬度14.5m17.0m,進(jìn)深大于3.6m；舞臺(tái)后區(qū)對(duì)開門裝置開口寬度22.0m（劇院背靠黃河，舞臺(tái)天幕區(qū)后墻設(shè)計(jì)為開放式，特配置一套對(duì)開門裝置，可將實(shí)景黃河作為演由背景）：各層天橋?qū)挾?m3m,保證天橋邊緣間距不小于29m，且在臺(tái)倉(cāng)邊緣設(shè)置夾層（演

3、出通道），以方便演出使用。剖而：舞臺(tái)臺(tái)口凈高11.Om，主臺(tái)設(shè)三層天橋；舞臺(tái)后區(qū)對(duì)開門裝置開口高度12.Om；主舞臺(tái)凈高26.5m（屋架卜A弦）；主舞臺(tái)吊點(diǎn)梁設(shè)計(jì)要求凈高26.2m（吊點(diǎn)梁、柵頂設(shè)計(jì)為雙層結(jié)構(gòu)形式，間距2.5m）；側(cè)臺(tái)通主舞臺(tái)高度12.0m；舞臺(tái)后區(qū)升降臺(tái)基坑深度10.0m，設(shè)一層夾層（根據(jù)設(shè)備安裝、運(yùn)行空間、安全空間、演出通道空間需要）；樂池基坑深度大于4.5m。（1）不同的藝術(shù)表演形式和內(nèi)容對(duì)舞臺(tái)布局及舞臺(tái)設(shè)備、舞臺(tái)燈光、建筑聲學(xué)都有不同要求。蘭州音樂廳在建造形式上要完全滿足現(xiàn)代大型歌舞劇表演對(duì)舞臺(tái)臺(tái)深、臺(tái)寬的需要。舞臺(tái)表演區(qū)的正確分區(qū)至關(guān)重要，決定著主舞臺(tái)工藝布置是否合理

4、。在各類劇種中，舞劇主要以舞蹈和音樂來(lái)演繹劇情，演員表演活動(dòng)范圍相對(duì)較大，一般認(rèn)為舞劇的表演區(qū)最大；歌劇的表演區(qū)相對(duì)于舞劇較淺，但其景區(qū)通常要比舞劇的表演區(qū)深。所以，該劇場(chǎng)以大幕線為工藝布置的基?氏擼?對(duì)舞臺(tái)進(jìn)行如F分區(qū)：大幕線前的1.5m設(shè)置為臺(tái)口深度區(qū)，大幕線后約14m為表演區(qū)，表演區(qū)后為遠(yuǎn)景區(qū)及天幕燈光區(qū)。吊桿均設(shè)置在表演區(qū)和遠(yuǎn)景區(qū)，且應(yīng)分區(qū)布置。一般情況下，要滿足這些要求，主舞臺(tái)臺(tái)深需要設(shè)置在20m以上。（ 2）通常話劇、戲曲這兩類劇種要求的表演區(qū)深度較淺，在該劇場(chǎng)中，舞臺(tái)大幕線后6m設(shè)置為這兩類刷種表演區(qū)，在此位置設(shè)置一道“二道幕”，滿足戲曲表演的需要。根據(jù)舞臺(tái)分區(qū)需要，可設(shè)置兩道二

5、道幕及一道底幕，舞臺(tái)天幕采用升降天幕。（ 3）主舞臺(tái)較寬，天橋橋光很難滿足演出時(shí)對(duì)側(cè)光及舞臺(tái)兩側(cè)流動(dòng)燈光的要求，所以，設(shè)置二維燈光吊籠（吊架）增加舞臺(tái)側(cè)光，可設(shè)置流動(dòng)燈架解決舞臺(tái)兩側(cè)流動(dòng)燈光照明的要求。（ 4）根據(jù)專業(yè)劇場(chǎng)功能特點(diǎn)，為滿足各類演出需要，增加表演的立體效果，實(shí)現(xiàn)表演過(guò)程中的快速換景等功能，臺(tái)面設(shè)備在舞臺(tái)表演區(qū)配置升降臺(tái)，使整個(gè)舞臺(tái)從功能和安全性方面更加完善。（ 5）大部分舞臺(tái)設(shè)備控制采用計(jì)算機(jī)控制方式，部分設(shè)備采用變頻調(diào)速，可有效保證設(shè)備的控制定位精度及安全性能。（ 6）因劇場(chǎng)地理位置特殊，舞臺(tái)背面為黃河，為增加演出效果，舞臺(tái)天幕區(qū)后墻為“開放式”，配置了一套對(duì)開門裝置3 舞臺(tái)機(jī)

6、械配置方案3.1 臺(tái)上機(jī)械設(shè)備配置臺(tái)上機(jī)械設(shè)備（圖1）包括臺(tái)口單點(diǎn)吊機(jī)（能將幾個(gè)吊點(diǎn)組合在一起進(jìn)行同步運(yùn)行，也可分別運(yùn)行2）、主舞臺(tái)自由單點(diǎn)吊機(jī)（可變頻調(diào)速，可以根據(jù)演出需要在設(shè)定的行程范圍內(nèi)移動(dòng)吊點(diǎn)）、臺(tái)口防火幕、舞臺(tái)吊桿、大幕機(jī)、活動(dòng)假臺(tái)口頂片、側(cè)片、聲反射罩翻轉(zhuǎn)吊桿、二道幕機(jī)、音樂反射板、側(cè)燈光吊籠、臺(tái)上舞臺(tái)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。其具體參數(shù)見表1，工藝布置見圖2。3.2 臺(tái)下機(jī)械設(shè)備配置鑒于建筑初設(shè)特點(diǎn)及功能定位要求，臺(tái)下機(jī)械設(shè)備的配置方案（圖3）為“樂池升降護(hù)欄+樂池升降臺(tái)+后區(qū)升降臺(tái)（分塊式）”，具體參數(shù)見表2，工藝布置見圖4。該方案為專業(yè)性劇場(chǎng)比較流行、超前且實(shí)用的舞臺(tái)臺(tái)而工藝方案。（1

7、）在舞臺(tái)和觀眾廳之間配置樂池升降護(hù)欄（JCl.1）1臺(tái)，樂池升降臺(tái)（JCl.2）2臺(tái)，兩者配合使用可調(diào)整舞臺(tái)和觀眾廳的有效而積。當(dāng)樂池升降臺(tái)臺(tái)面上升至與舞臺(tái)而平齊的位置時(shí)，就會(huì)使舞臺(tái)表演區(qū)域擴(kuò)大；當(dāng)樂池升降臺(tái)臺(tái)而卜.降至與觀眾廳地而甲齊時(shí)，觀眾廳的使用而積就會(huì)增大；當(dāng)樂池升降臺(tái)下降到某一位置，可作為樂隊(duì)演奏的區(qū)域；可根據(jù)劇情需要參與表演：欄桿升起還能起到安全防護(hù)作用，以確保升降樂池安全使用。（2）在主舞臺(tái)主表演區(qū)后區(qū)設(shè)置6臺(tái)升降臺(tái)（JCl.3、JCl.4）,升降臺(tái)行程均為升3.0m、降4.5m（以舞臺(tái)而為基準(zhǔn)），既可同時(shí)升降，也可獨(dú)立升降。（3）在舞臺(tái)天幕區(qū)設(shè)置2臺(tái)后舞臺(tái)對(duì)開大門（JCl.5）

8、，可參與演出，外側(cè)與外墻裝飾一致，內(nèi)側(cè)還可作為懸掛后區(qū)“LED背景墻”的載體。4 舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng)概述4.1 系統(tǒng)總述該控制系統(tǒng)控制的設(shè)備由1套升降對(duì)開大幕機(jī)（調(diào)速），42遂舞臺(tái)吊桿（調(diào)速），1套活動(dòng)假臺(tái)口（定速、包括頂片及兩個(gè)側(cè)片），2道二道幕（調(diào)速），8套側(cè)燈光吊籠（定速），1道聲反射罩翻轉(zhuǎn)吊桿（調(diào)速），1道聲反射罩頂片提升機(jī)（調(diào)速），6臺(tái)臺(tái)口單點(diǎn)吊機(jī)（調(diào)速），12臺(tái)自由單點(diǎn)吊機(jī)（調(diào)速），1臺(tái)樂池升降護(hù)欄（定速），1臺(tái)樂池升降臺(tái)（調(diào)速），6臺(tái)主升降臺(tái)（調(diào)速）和1套（兩片）后臺(tái)口對(duì)開大門（調(diào)速）組成?？刂葡到y(tǒng)具備主控臺(tái)備份操作、主控計(jì)算機(jī)操作（通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制）、移動(dòng)計(jì)算機(jī)操作（

9、通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制）及手持式操作盒（緊急控制）操作等四種操作方式。此外，上位管理計(jì)算機(jī)設(shè)有一個(gè)針對(duì)內(nèi)部人員開放的最高權(quán)限用戶，具有整個(gè)劇場(chǎng)舞臺(tái)機(jī)械的全方位管理、配置和操作權(quán)限（包括劇目場(chǎng)次操作等功能的權(quán)限）控制系統(tǒng)上、下位機(jī)間采用以太網(wǎng)通信，下位機(jī)與各變頻器之間采用PROFIBL'S-DP通信，完全滿足實(shí)時(shí)控制需要。所有設(shè)備實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理控制，所有設(shè)備均具備行程、超行程保護(hù)和過(guò)載保護(hù)功能（對(duì)自由單點(diǎn)吊機(jī)還設(shè)有防鋼絲繩纏滿保護(hù)功能）；對(duì)有定位要求的設(shè)備實(shí)現(xiàn)任意位置定位，定位精度不大于±3mm，對(duì)有同步要求的設(shè)備實(shí)現(xiàn)任意設(shè)備組合同步運(yùn)行，同步精度不大于±5mm

10、?？刂葡到y(tǒng)配備在線式不間斷電源（L-PS）供電。當(dāng)主電源出現(xiàn)故障時(shí)，UPS可以向控制系統(tǒng)供電；UPS的容量滿足控制系統(tǒng)運(yùn)行30min。UPS裝置有故障顯示、報(bào)警、故障診斷和保護(hù)措施。當(dāng)UPS能源不足以維持控制系統(tǒng)正常運(yùn)行之前，系統(tǒng)可按適當(dāng)?shù)捻樞蜿P(guān)閉。4.2控制要求（ 1）同步運(yùn)行功能。42道電動(dòng)吊桿、6道燈光吊桿、2道側(cè)燈光吊桿、6臺(tái)臺(tái)口單點(diǎn)吊機(jī)、12臺(tái)自由單點(diǎn)吊機(jī)及6臺(tái)主升降臺(tái)要求具有同步運(yùn)行功能，同步運(yùn)行功能分為同步運(yùn)動(dòng)（速度同步與位移同步）以及追擊同步運(yùn)動(dòng)（以甲目標(biāo)為參照物，乙目標(biāo)快速響應(yīng)，追擊甲目標(biāo)，從而與甲目標(biāo)保持同步）兩種。6臺(tái)主升降臺(tái)采用雙環(huán)控制，均利用絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)設(shè)備的

11、運(yùn)行距離。（ 2）調(diào)速設(shè)備制動(dòng)器與電機(jī)之間的協(xié)調(diào)控制，即變頻器采用制動(dòng)器邏輯控制模式（變頻器停止前先減速，停止時(shí)與制動(dòng)器同時(shí)動(dòng)作）。調(diào)速設(shè)備用變頻器的最小工作頻率為在調(diào)速設(shè)備最大載荷下能使調(diào)速設(shè)備動(dòng)作的最小速度頻率3。（ 3）一場(chǎng)次可以運(yùn)動(dòng)的設(shè)備個(gè)數(shù)原則上沒有限制、設(shè)備的運(yùn)行方向不受限制?？纱鎯?chǔ)的最少場(chǎng)次不小于3000場(chǎng)。（ 4）單臺(tái)調(diào)速設(shè)備運(yùn)行，通常分為設(shè)定位置、速度和設(shè)定行程、速度兩種運(yùn)行模式，即任一調(diào)速設(shè)備在初始位置時(shí)，依據(jù)設(shè)定的位置或行程以設(shè)定的速度來(lái)運(yùn)行。位置量用相對(duì)調(diào)速設(shè)備的某一個(gè)限位的高度來(lái)表示，而行程量則是以該調(diào)速設(shè)備初始位置?榛?準(zhǔn)，并且具有方向性。（ 5）所有臺(tái)上定位設(shè)備均

12、利用增量型旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)行距離。不同的設(shè)備每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的距離傣可能不同，程序中應(yīng)有可設(shè)置比例系數(shù)的參數(shù)，將不同設(shè)備的脈沖輸入使進(jìn)行處理后顯示。（ 6）每個(gè)定位設(shè)備在每次運(yùn)行停止時(shí)，均應(yīng)檢測(cè)設(shè)備停止位置與要求位置的誤差。如果誤差大于3mm，則應(yīng)啟動(dòng)誤差修正系統(tǒng)，使之在下次運(yùn)行時(shí)將誤差減去（提前停止），或設(shè)有誤差修正界面由用戶自行選擇來(lái)修正。（ 7）多臺(tái)同類調(diào)速設(shè)備運(yùn)行：分為設(shè)定位置（各調(diào)速設(shè)備位置、速度相同或不同）速度或設(shè)定行程（各調(diào)速設(shè)備行程、速度相同或不同）速度幾種，并以設(shè)定的速度（各調(diào)速設(shè)備速度相同或不同）運(yùn)行。（ 8）所有具有定位要求的設(shè)備零位均以舞臺(tái)面作為零位，高于舞臺(tái)面位置值

13、為正值，低于舞臺(tái)而位置使為負(fù)值；所有具有定位要求的吊掛類設(shè)備均應(yīng)設(shè)有上下軟限位。4.3故障診斷及安全保護(hù)措施對(duì)于控制系統(tǒng)的異?，F(xiàn)象和控制元器件的故障，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警，提示操作人員。對(duì)于危險(xiǎn)信號(hào)則直接中斷設(shè)備運(yùn)行，避免造成設(shè)備和人員損傷4。（ 1）調(diào)速設(shè)備在行程開關(guān)位置之前設(shè)有減速開關(guān)，一旦減速開關(guān)閉合，設(shè)備被強(qiáng)制以低速運(yùn)行。（ 2）設(shè)備升降限位：設(shè)備升降時(shí)有行程開關(guān)；行程開關(guān)使電機(jī)停止運(yùn)行；系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備到達(dá)行程開關(guān)位置則不允許再向極限外方向運(yùn)行。（ 3）設(shè)備均設(shè)置有超程保護(hù)開關(guān)，在行程控制失靈時(shí)起作用，強(qiáng)制斷開電機(jī)主回路，防止設(shè)備損壞和事故發(fā)生。（ 4）系統(tǒng)設(shè)置超載保護(hù)功能。當(dāng)設(shè)備負(fù)載超過(guò)額定

14、負(fù)載時(shí)將終止設(shè)備運(yùn)行。（ 5）危險(xiǎn)設(shè)備運(yùn)行限制：對(duì)于某些暫時(shí)不宜運(yùn)行的有危險(xiǎn)的設(shè)備，可以限制其運(yùn)動(dòng)。（ 6）未運(yùn)行急停：應(yīng)該運(yùn)行的設(shè)備由于某種原岡未運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)可診斷出故障，并迅速報(bào)警與處理。（ 7）對(duì)于升降臺(tái)等的防剪切信號(hào)的響應(yīng)與處理，同時(shí)立即終止設(shè)備運(yùn)行。（ 8）對(duì)變頻器的報(bào)警要求有相應(yīng)的處理以及各種抗干擾措施。5 結(jié)語(yǔ)隨著舞臺(tái)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，劇場(chǎng)對(duì)舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備配置和控制技術(shù)的要求也在不斷提高。蘭州音樂廳舞臺(tái)機(jī)械的設(shè)備配置和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，借鑒國(guó)內(nèi)外劇場(chǎng)建設(shè)的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，融合中國(guó)舞臺(tái)表演藝術(shù)的豐富實(shí)踐，再結(jié)合特殊地理位置和當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)文化，自主創(chuàng)新，采用新技術(shù)、新工藝，將蘭州音樂廳打造成集演出劇場(chǎng)、群眾文化活動(dòng)、多媒體教育、承接大型會(huì)議等功能于一體的綜合性專業(yè)文化場(chǎng)館。蘭州音樂廳