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直接或間接為演出服務的機械設備統稱為舞臺機械設備。由于技術的發展、需求的多樣性，目前更多的把在劇場或舞臺固定安裝、具有電力驅動及機械傳動的機械設備，稱為舞臺機械設備，筆者主要討論這類設備。對于簡單手動設備或臨時性的設備，如手動威亞、機械道具等，仍按照其常規習慣的稱謂，不劃歸到舞臺機械設備類中。

舞臺機械的作用概括起來主要有切換場景、燈具音響建聲等劇場設備輔助、改變舞臺形式、改變劇場形式、參與表演、劇場或演出安全輔助、運景裝景輔助等。有些設備功能是獨立的，如防火幕、軌道吊機、反聲罩等，只能起到各自獨立的功用，有些設備功能是綜合性的，如假臺口即可改變臺口尺寸又可作為臺口燈橋使用，吊桿既可以掛景片也可以掛燈具。

1 舞臺機械設備的分類

舞臺機械設備的分類有多種方法。

常見的有按空間位置分類，如臺上設備、臺下設備、觀眾席設備等。臺上設備包括防火設備、大幕場幕設備、布光設備、有限改變臺口大小的設備、上空懸吊設備、改善局部聲音效果的設備等，臺上設備運動或靜止時，允許演員在其下方長時間停留、活動；臺下設備指設置在舞臺面及臺面以下簡易舞臺設備，用于改變舞臺形狀與形式、移動景物或演員的機械設備，包括升降臺類、車臺類、轉臺類等，設備在運行或靜止時，均允許演員在其上長時間停留、活動。

按功能或特征分類，涉及直接為演出服務的設備、間接為演出服務的設備、改變劇場形式的設備、保障演出安全的設備、配合其他專業的設備、特殊功用的設備等，包括電動吊桿、燈桿吊桿、大幕機、二幕機、燈光吊籠、燈光渡橋、假臺口、防火幕、固定單點吊機、雙點吊機、音響鏈式吊機、吊點可移單點吊機、反聲罩、銀幕架、飛行機構、側吊桿、側燈光吊架、側臺軌道吊機、后舞臺吊桿、升降欄桿、樂池升降臺、主升降臺、演員升降小車、演員活門、升降提詞間、側車臺、側輔助升降臺、補償升降臺、后車轉臺、座椅車臺、翻轉座椅臺、芭蕾舞車臺、鼓筒式轉臺等；特殊用途或組合功能的舞臺設備還會有獨特的命名，如冰車臺、水車臺、跑馬機、3D飛行機構、機械臂、回轉觀眾席、水中升降臺、升降LED幕架、回轉吊臂、平移旋轉大門、旋轉升降觀眾席、弧形升降臺、弧形吊桿等。

按運動形式分類，包括升降類設備、吊掛類設備、旋轉類設備、平移類設備、復合運動類設備等。

2 舞臺機械設備的安全

舞臺機械設備的安全包括設備本身的質量安全和使用過程的運營安全。這里先討論設備質量安全問題。

設備的選型設計計算應滿足基本的舞臺機械和非標機械設備規范標準的相關安全要求。如不同使用條件鋼絲繩及升降傳動鏈的安全系數，滿載狀態設備結構剛度及強度核算，電機、減速機、制動器扭矩驗算，全速滿載時電機過載及驅動力驗算，滑輪卷筒直徑校核，設備結構及傳動系統布置合理性等，只有這些基本的機械設備安全要求考慮充分合理，舞臺機械設備才可具備基本的安全條件。

舞臺機械設備還應根據設備定位和需求，配置相應的安全輔助裝置和檢測元器件。臺上設備安全裝置常用的排繩機構、亂繩松繩檢測、防沖頂開關、防溜車檢測、載荷檢測、速度檢測、位置檢測、極限位開關、定位開關等；臺下設備安全裝置常用的安全定位插銷、防剪切裝置、防擠壓裝置、防護網、安全門、防護欄桿、狀態警示、導向系統，固定支承、各類傳感器、編碼器、限位定位開關等。臺上臺下設備的許多安全輔助裝置是通用的。

舞臺機械設備的控制系統應充分考慮相應的安全措施。硬件系統應考慮設備系統冗余備份、急?？刂?、電磁兼容防護、電壓電流過載保護、接地保護、安全電路與安全電器、標準接口、數據安全、操作權限用戶管理等方面；軟件系統應具備一定智能及邏輯判斷能力，具備智能互鎖、安全同步、誤操作保護、密碼保護、主從控制實時切換等功能，保證設備狀態可知可控，緊急狀態可一鍵處置。

以上是滿足舞臺機械設備質量安全需要考慮的基本問題，其中的安全輔助裝置可以根據實際需要取舍。

目前有些舞臺機械設備由于造價等因素影響，其基本的安全配置幾乎都不具備，僅僅滿足設備的基本功能需求，使用過程有非常大的隱患。又由于舞臺機械設備使用頻率較低，使用強度也不高，類似的安全隱患不容易暴露，這也給一些廠家和用戶造成了一定的錯覺和僥幸心理。但這樣的情況實際是非常危險的，作為專業性很強的特殊設備，舞臺機械設備必須符合相關的設備安全規范標準要求，建立明確的設備選型理念。

3 舞臺機械設備的發展趨勢

對常規劇場，升降臺、車臺、吊桿等設備形式和功能比較常見。對于非常規劇場或舞臺，舞臺機械設備功能需求特殊，形式多種多樣、不拘一格，既有與舞臺或劇場密切相關的固定設備，也有與演出或舞美大型道具相關的特種機械，需要根據不同的使用狀態及功能做具體分析，采用的設計及制作方法也會因需求而異。下面通過新疆大劇院、“無極幻影”實景演出等實際應用案列簡易舞臺設備，反映舞臺機械設備發展的趨勢。

（1）多樣性

新疆大劇院（見圖1）單體建筑面積超過10萬平米，舞臺是以品字形舞臺為基礎，對臺口和耳臺進行了擴充，并結合觀眾席過道、后舞臺、側舞臺形成一個寬86 m、進深68 m，臺口寬27 m、高15 m的大型舞臺，對觀眾席成120°的包圍；觀眾席上空為大面積LED穹頂，見圖2、圖3，給觀眾營造一個超大面寬和浸入式的實景秀演出空間。新疆大劇院共有400多臺套舞臺機械設備，見圖4、圖5、圖6、圖7，設備種類幾乎涵蓋了目前常見的各類舞臺機械設備類型，集中反映了舞臺機械設備的應用方向。

圖1 新疆大劇院外觀及內景

圖2 大劇院平面圖

圖3 大劇院縱剖圖

圖4 主舞臺區臺下設備布置圖

圖5 觀眾席區臺下設備布置圖

圖6 主舞臺上空設備布置圖

圖7 觀眾席上空設備布置圖

其中，僅主舞臺區域的主升降臺，就配備有LED屏幕的雙層臺，水池、噴泉的雙層升降臺，可實現大洪水的瀑布升降臺，以及能實現四層立體表演的三層升降臺；臺口升降臺，除了配備升降子臺，實現演員從下層換場的功能，還與水車臺、冰車臺、花車臺組合使用，在臺口實現冰舞臺、水舞臺、干舞臺、花舞臺的轉換，形成多種表演場景，提供豐富表演形式；水車臺自重達100 t，配備有水面90 m2、水深1 m的水池，可干濕變換的水中升降臺，以及營造氛圍的水中彩燈和噴泉裝置；冰車臺自重超過40 t，并在下層臺倉配備存放冰車臺的冰庫，冰車臺冰面可容納5~8名冰上芭蕾演員的表演，還有冰面噴水環廊的效果，實現水中環廊的冰舞表演，結合中心升降子臺營造多環境、立體表演空間。

新疆大劇院的車臺有3種，一種為主舞臺區域的常規車臺，在側舞臺存放，與輔助升降臺、側臺補償臺、主升降臺聯動，實現側舞臺道具側向移動轉換，其中靠近臺口的兩套側車臺可由一側舞臺貫穿主舞臺，平移到另一側舞臺，實現側車臺的單向貫穿運行；在耳臺還布置有左右各兩組環形車臺，平時在兩側耳臺庫存放，需要時可從耳臺庫沿圓弧軌道開到耳臺上，前側的耳臺車臺覆蓋跑馬機，后側的耳臺車臺可與耳臺升降臺配合升降，這類車臺由電池供電，無線遙控有軌運行；在主舞臺后區，還設置有兩套縱向移動的車臺，平時儲存在后臺下層臺倉，需要時從下層臺倉開到后臺運景升降臺上，隨運景升降臺升到舞臺面，再沿舞臺面縱向運行到臺口附近，實現下層大型道具垂直和縱向的場景轉換，這類車臺采用電池供電、無軌沿導向槽縱向遙控運行。

在兩側耳臺各配置了3臺跑馬機，速度達到9 m/s，可實現馬匹在舞臺面四蹄翻開的奔馳效果，并形成6匹馬室內同時奔跑的震撼場面，為了讓馬匹盡快適應設備，還在馬場設置2臺跑馬機，便于馬匹日常訓練。跑馬機的控制系統要考慮馬匹特性，設置緊急情況的快速停機但不能急停，既保證安全又不會對人員馬匹造成傷害。

此外，側舞臺設置可升降旋轉的側LED幕條，主舞臺后區設置可左右平移的LED背景屏；臺口、耳臺、觀眾席上空分別設置燈景吊桿、面光吊桿、弧形吊桿、環形吊架、旋轉8點吊機、3D飛行機構、道具吊機等多種設備，實現空間、地面立體交叉表演。

新疆大劇院通過舞臺機械與舞美道具、布景和演員的自由轉換，完成觀眾席上空、過道、耳臺、前區舞臺、主舞臺、側臺、后臺、地下臺倉、空中等多種形式的場景變換，為觀眾提供了全方位的表演和多形態的舞臺呈現，實現舞臺機械設備與劇場舞臺空間、表演內容的融合，如圖8~圖13所示，做到藝術創意與技術實現的有機結合，取得良好的效果，在展現舞臺機械多樣性的同時，也充分體現了舞臺機械設備對演出效果的有力支持。

圖8 四層立體表演舞臺實景

圖9 冰車臺實景演出效果

圖10 水車臺及主升降臺瀑布實景

圖11 縱向無線遙控車臺運行中

圖12 縱深68 m的舞臺和噴泉主升降臺

圖13 跑馬機實景演出效果

（2）高度集成

蘇州華誼兄弟影城的“無極幻影”實景演出，采用了遠程供電三自由度雙點高速飛行器，完成雙人吊掛互動、360°自由旋轉及飛行升降的全自動控制，實現空中雙人無約束飛行對打表演，在實景中再現了電影中的經典畫面。

其采用的復合纏繞遠程牽引（見圖14）、高速防擺啟?？刂?、安全無供電軌道小車（見圖15）等技術，具有功能及結構的高度集成，體現了臺上設備的適應性及今后發展的方向。

圖14 復合纏繞遠程牽引原理圖

圖15 安全無供電軌道小車

圖16 虛鉸三自由度組合舞臺設備簡圖

圖17 升降錯位平移實景圖

（3）技術聯合應用

用于尼山圣境“金聲玉振”項目的虛鉸三自由度組合舞臺設備，如圖16所示，采用串聯式三自由度機械系統的技術方案，構成正反兩面70°翻轉虛鉸機構的同時，實現舞臺面升降平移功能，如圖17所示。設計長6.5 m、寬1 m，共23套上覆LED地屏的三自由度運動設備組成演出舞臺面，可實現活動竹簡演出的創意要求。

這種利用虛擬樣機技術、采用三維設計、有限元分析、動力學仿真的技術聯合應用路線，實現復雜機械設備研發的方法，也是今后舞臺機械設備滿足藝術創意需求的重要手段。

此外，類似大型舞臺面翻轉升降設備、觀眾席整體旋轉平移設備、酒吧組合吊掛變形設備等非常規的舞臺機械設備，也已應用于一些劇場和實景演出中，實現劇場舞臺形式變化，提供不同觀演體驗，滿足特效演出效果。

舞臺機械的常規設備逐步趨于標準化，而根據劇場和演出創意需求定制的舞臺機械設備則趨于智能化、多功能及聲光視頻機電集成一體化、聯合技術應用等，這對舞臺機械設備的研發能力提出了更高的要求。

4 結語

舞臺機械設備由于具有非常發散的形式、功能和使用狀態，既有永久劇場建筑中的固定常設設備，也有為具體演出效果定制的臨時大型道具，還有露天演出需要的空中吊掛設備，以及水下特種需求設備等，針對不同的項目、設備需求應該具體問題具體分析，既要合理參照相關的規范標準，也要根據實踐經驗有所定位取舍，所以舞臺機械設備的具體技術參數、功能需求和使用狀態是決定設備選型和配置的關鍵因素。特別是對舞臺機械設備的安全問題，需要由充分安全的設計和配置來保證，一些強制的安全規范標準以及必要的安全配置是必須的，舞臺機械設備提供和建設使用方均應引起足夠重視。

選自《演藝科技》2021年第6期 智 浩，王 強，金艷苓，何 浩《舞臺機械技術、工藝、應用系列談——舞臺機械設備的多樣性和發展趨勢》，轉載請標注：演藝科技傳媒。更多詳細內容請參閱《演藝科技》。

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