PALM專(zhuān)家調研報告：舞臺機械設備及技術(shù)

　　PALM EXPO 2012專(zhuān)家調研報告：舞臺機械設備及技術(shù)

　　PALM EXPO 2012調研專(zhuān)家團舞臺機械組

　　【摘要】 結合PALMEXPO2012上的舞臺機械調研情況，闡述國內外舞臺機械新技術(shù)應用的突破，提出對目前我國舞臺機械行業(yè)的評價(jià)和看法。

　　【關(guān)鍵詞】PALM EXPO 2012;展覽會(huì );舞臺機械;調研 文章編號：

　　Findings Reports about PALM EXPO 2012: Stage Machinery and Technology

　　PALM 2012 Expert Research Panel on Stage Machinery

　　【Abstract】

　　CombinedwiththestagemachineryresearchinPALMEXPO2012,thepaperintroducedthebreakthroughsoftechnologyapplicationinthefeldofdomesticstagemachinery,anddiscussedandgavesomeopinionsonpresentstagemachineryindustryinChina.

　　【Key Words】PALM EXPO 2012; exhibition; stage machinery; research

　　受中國演藝設備技術(shù)協(xié)會(huì )演出場(chǎng)館設備專(zhuān)業(yè)委員會(huì )的委派，舞臺機械調研小組與音響、燈光、樂(lè )器等調研小組一起于2012年5月23日參加了“第十屆中國國際演藝設備與科技論壇”，5月24日～26日上午全面參觀(guān)了“第二十一屆中國國際專(zhuān)業(yè)音響•燈光•樂(lè )器及技術(shù)展覽會(huì )”(PALMEXPO 2012)展覽會(huì )，并重點(diǎn)對舞臺機械設備與技術(shù)的展出情況和相關(guān)技術(shù)信息進(jìn)行了深入細致的調研，總體感受頗深，收獲頗豐。

　　1 總述

　　本屆論壇以“演藝場(chǎng)館建設現狀與發(fā)展趨勢”為主題。調研小組的體會(huì )是主題鮮明，內容廣泛充實(shí)，緊扣行業(yè)發(fā)展的時(shí)代脈搏。來(lái)自各國演藝行業(yè)的高端專(zhuān)家從各個(gè)不同的角度論述了演藝場(chǎng)館建設的理論與實(shí)踐，切中我國演藝場(chǎng)館建設與發(fā)展存在的問(wèn)題，啟示未來(lái)方向，尋求正確軌跡，提供理論依據。其演講內容水平之高超、理論之深邃、資料之廣博、案例之典型、經(jīng)驗之寶貴都是歷年論壇之最。充分代表了當前國際行業(yè)的水準。深覺(jué)機會(huì )難得，受益匪淺，意猶未盡。此次論壇獲得巨大成功也顯示主辦方的組織水平和能力。

　　本屆展會(huì )展覽面積11萬(wàn)多平方米，規模更加宏大，展品范圍更加廣泛，展商更加積極，觀(guān)眾更加踴躍。除了8個(gè)正廳，還有不少展位設在室內過(guò)道和室外臨時(shí)帳篷里。這是我國演藝設備行業(yè)的空前盛會(huì )，規模又一次達到了亞太地區之首，也是世界上最大規模的展覽會(huì )之一。伴隨參觀(guān)展會(huì )和參加論壇、講座、信息交流，調研小組積極地進(jìn)行了研討、學(xué)習、溝通，感覺(jué)收獲不小，學(xué)之不夠，余味無(wú)窮，兩天半時(shí)間甚是緊張。

　　舞臺機械由于體量太大，不便展出全尺寸實(shí)物，只能以縮微模型參展。本屆展會(huì )舞臺機械的總體展示特點(diǎn)是：展品集中到以高端技術(shù)為多，參展活動(dòng)集中到以信息交流為主。雖然參展商不多，但業(yè)內參觀(guān)者人數不少，信息交流量很大，全行業(yè)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員都不想錯過(guò)參觀(guān)、學(xué)習、交流、獲取信息的機會(huì )。

　　3 新技術(shù)應用突破

　　國際舞臺機械設備新技術(shù)應用有進(jìn)一步突破，從此次展會(huì )獲取的信息重點(diǎn)有：3D威亞(wire)空間飛行技術(shù)更成熟、更巧妙地應用;無(wú)線(xiàn)遙控電動(dòng)自由式平移車(chē)臺有更創(chuàng )新的應用;下卷式垂幕機械在大型體育場(chǎng)做分場(chǎng)隔斷應用等等。

　　2.1 威亞空間飛行技術(shù)

　　我國在20世紀80年代初拍攝電視劇《西游記》時(shí)，首次采用威亞空間飛行技術(shù)，經(jīng)過(guò)近三十年的發(fā)展，威亞技術(shù)發(fā)展到了非常成熟的程度。

　　最初的威亞是1D和2D形式，大部分都用在影視拍攝中，由于影視拍攝可以修飾畫(huà)面，使鋼絲繩和吊具消失，故起到了非常好的表演效果。早幾年的舞臺表演基本都用1D或2D飛行器，且用得較少;1D在影視表演中多作升降運動(dòng)，在舞臺表演中多作平移飛行，2D作平移和升降飛行，都比較單調。近年來(lái)發(fā)展的3D飛行越來(lái)越多地在舞臺表演中得到應用，3D威亞讓演員在舞臺上空不受任何限制，能真正地實(shí)現立體舞臺的效果，起到畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用，是目前最為先進(jìn)的、最具高科技含量的立體舞臺設備技術(shù)，在許多大型中外國際活動(dòng)演出中都有應用。

　　3D威亞設備的核心技術(shù)是多臺伺服卷?yè)P驅動(dòng)精確運動(dòng)、空間多向多維張拉控制、鋼絲繩伸長(cháng)量實(shí)時(shí)監測與補償等。

　　2.2 無(wú)線(xiàn)遙控電動(dòng)自由式平移車(chē)臺

　　2008年，中國演藝設備技術(shù)協(xié)會(huì )派出專(zhuān)家小組出境考察，在法蘭克福展會(huì )(Prolight+Sound)上看到無(wú)線(xiàn)控制電動(dòng)自由式平移車(chē)臺的模塊，以及由該模塊組成的超薄型大轉臺。2009年，在德國柏林展會(huì )(SHOW TECH)上又看到不同商家的同樣模塊。近年來(lái)，這種設備技術(shù)在國際演藝活動(dòng)中應用得越來(lái)越有創(chuàng )意。華沙的羅馬音樂(lè )劇場(chǎng)(ROMAMusic Theater)演出的《悲慘世界》中，將兩組大型實(shí)景做成兩半雙面景，兩半合攏后面向觀(guān)眾的一面是街景，通過(guò)平移旋轉兩半將背面轉過(guò)來(lái)時(shí)變換成室內樓中樓的結構，其中就應用了無(wú)線(xiàn)遙控電動(dòng)自由式車(chē)臺，控制平面任意運動(dòng)精確到位，并很安全。

　　無(wú)線(xiàn)遙控電動(dòng)自由式車(chē)臺的絕妙應用還體現在比利時(shí)安德衛普的克盧索音樂(lè )會(huì )。4塊模塊車(chē)臺通過(guò)編程控制，時(shí)而匯聚成大方塊，時(shí)而散開(kāi)成小方塊，時(shí)而并成長(cháng)方條，時(shí)而連接成菱形圖，當4塊拉開(kāi)距離時(shí)，又出現另一矩形塊沿S形穿梭在其中，變化莫測、生動(dòng)活潑，給演出平添精彩。

　　這種設備的核心技術(shù)是伺服電機摩擦式驅動(dòng)懸掛裝置、兩級萬(wàn)向任意轉向低摩擦支撐輪組件、實(shí)時(shí)監測編程控制平面運動(dòng)等。將會(huì )在舞臺技術(shù)中得到越來(lái)越廣泛的應用。

　　上述兩種技術(shù)的組合應用典型案例是2011年哈薩克斯坦的阿斯塔納亞洲冬季運動(dòng)會(huì )。LED光效將表演場(chǎng)地渲染成廣袤的海洋波濤洶涌，一葉小舟在海面上隱隱漂泊，一位天使踩著(zhù)云朵從天而降……

　　2.3 下卷式垂幕機械

　　大型體育場(chǎng)館往往需要變換觀(guān)演規模，垂幕機械設備可以通過(guò)垂幕分區隔斷觀(guān)眾區域，適應觀(guān)演規模的需要。近年來(lái)出現的下卷式垂幕機械將卷繞滾筒設置在垂幕下端，運動(dòng)時(shí)向上卷繞或向下展開(kāi)垂幕，卷繞滾筒同時(shí)作為垂展帷幕重陀，這種滾筒可以根據需要彎曲呈弧線(xiàn)，使幕體成弧形圍隔分區。

　　柏林的O2體育場(chǎng)應用了這種設備，其表演場(chǎng)地大小為320 m2，垂幕分隔1 000人座，以32 m的Truss架分4段懸吊，可通過(guò)電動(dòng)吊機升降。此外，其半場(chǎng)分隔幕和背景幕也分別應用該設備。

　　德國多特蒙特的Signal Iduna Park體育場(chǎng)，用了42 m寬的軌道系統安裝在至地面高度為32 m的位置。垂幕幕體面積42 m × 25 m，重180 kg，卷繞速度為1.5 m/s。幕體形狀像一個(gè)巨型T恤，用來(lái)做會(huì )標使用。德國奧博豪森的König-Pilsener體育場(chǎng)，杜塞爾多夫的Phillipshanlle體育場(chǎng)、ISSDome體育場(chǎng)，也都用到下卷式垂幕機械。

　　這種設備的關(guān)鍵技術(shù)是旋轉平移復合運動(dòng)變載荷設計、柔性可彎曲滾筒的結構設計、緊湊輕量化傳動(dòng)機械的設計以及糾偏技術(shù)的應用等等。

　　3國內舞臺機械設備技術(shù)的發(fā)展現狀

　　國內舞臺機械設備技術(shù)已逐步趨于高端與普及相結合，主要以幾家骨干企業(yè)為龍頭，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。下面結合在展會(huì )上的調研內容與結果具體來(lái)談。

　　(1)總裝備部工程設計研究總院將國防尖端技術(shù)轉化為舞臺設備技術(shù)，使國產(chǎn)舞臺機械技術(shù)得到長(cháng)足發(fā)展。該院展出的索系柔性并聯(lián)驅動(dòng)系統和新一代便攜式緊湊型移動(dòng)控制臺，是緊跟國際新技術(shù)的一大亮點(diǎn)，其設備精度之高，控制難度之大，都代表了當前最新技術(shù)應用于演出設備的水平。

　　索系柔性并聯(lián)驅動(dòng)系統是一項國家空間科研成果的縮小模型，它的驅動(dòng)形式是多臺伺服電機立式卷筒卷?yè)P驅動(dòng)，要求其制造精度很高，反映很靈敏。設備的控制難度更大，多根鋼索實(shí)時(shí)收放，要使拉力、位移自適應，需插補運算與控制調節，運動(dòng)體始終保持平衡并按設定空間軌跡運行。其拉力控制誤差小于4%，偏角控制誤差小于1°，隨動(dòng)運行速度可大于10 m/s。

　　這種設備的關(guān)鍵技術(shù)是：a. 長(cháng)行程、多自由度、高精度超大型復雜控制裝備的構造與控制系統的協(xié)同技術(shù);b. 并聯(lián)繩索驅動(dòng)系統的高剛度設計及拉力和位移自適應控制技術(shù);c. 超長(cháng)行程大慣量機械系統的高精度、高快速性設計與多級控制技術(shù);d. 大數量級力的高精度控制技術(shù);e. 力、位移耦合控制機電系統的誤差補償和控制技術(shù);f. 高速運動(dòng)繩索絕對方位角高精度實(shí)時(shí)監測技術(shù);g. 大跨度高聳無(wú)橫向支撐結構抗側力及超大跨度桁車(chē)軌道梁三維變形控制技術(shù);h. 重體量、大跨度復雜結構制作技術(shù);i. 大跨度快速運行提升設備設計技術(shù);j. 高空超大型非標機械安裝技術(shù)。

　　新一代便攜式緊湊型移動(dòng)控制臺也頗具特色，其特點(diǎn)是：急停鏈安全系統;運動(dòng)中變速控制;觸摸式參數設定;通過(guò)屏幕拾取設定運行軌跡;三維運動(dòng)顯示;高安全性L(fǎng)inux操作系統;升降式一體機設計以及流線(xiàn)型、輕量化等。

　　(2)浙江大豐實(shí)業(yè)有限公司，適應市場(chǎng)經(jīng)濟模式，依靠自身力量發(fā)展舞臺機械技術(shù)。該公司展出的央視龍年春晚組合式舞臺升降臺模型，其技術(shù)應用徹底突破了舞臺機械搬運實(shí)體道具參與演出的傳統理念，實(shí)現了虛實(shí)互補、實(shí)體設備與虛擬道具巧妙結合、快速多變的舞美設計。

　　2012年的央視龍年春晚，其變化多端的升降舞臺給億萬(wàn)觀(guān)眾留下了深刻的印象，同時(shí)開(kāi)啟了嶄新的舞臺概念，為今后的舞臺工藝、舞美設計，尤其是電視演播廳的舞臺設計帶來(lái)革命性的變化。這類(lèi)組合式舞臺升降臺的主要特點(diǎn)是：配合演出劇情，參與舞臺表演，組合快速準確，形象靈活多變。由于升降臺數量多達304塊，且每塊升降臺面積小，所以，能夠組合成非常豐富的造型;每種造型的運行時(shí)間很短，相比傳統道具更換要快得多;能隨時(shí)調整，改變形狀和速度，給演出帶來(lái)非常靈活的變化。升降臺群結合表面的LED屏上顯示出的各種圖案和風(fēng)景，更加形象地展示給觀(guān)眾逼真的場(chǎng)景。

　　組合式舞臺升降臺設備解決的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)是：

　　a. 基坑淺：由于電視臺演播室基坑淺，無(wú)法采用一級升降來(lái)實(shí)現，則被迫采用二級升降?？臻g尺寸太小，安裝導向機構困難，技術(shù)上采用了具有自導向功能的齒條升降驅動(dòng)機構和無(wú)源驅動(dòng)鏈條閉環(huán)拉起式結構，實(shí)現了穩定的二級升降。

　　b. 晃動(dòng)大：其中部分升降臺因為升降行程為5 m，內外鋼架重疊尺寸僅1 m，故升降臺在最高點(diǎn)時(shí)，臺面離地的高度約為11 m(相當于四層樓高)。致使晃動(dòng)可能極大。通過(guò)剛性嚙合的設計，改善了晃動(dòng)發(fā)生狀況。

　　c. 空間?。好繅K升降臺僅有1 m×1 m的空間，四周除去5 cm厚的LED屏，中間空間所剩無(wú)幾。設計必須考慮運行間隙、鋼架空間、維修保養通道、維護空間等因素。

　　d. 通訊難：升降臺數量多，每塊需要快速的提供和反饋速度位置等信息，總信息量就非常大，造成通訊總線(xiàn)擁堵。目前，世界上常規舞臺機械一般同步運行的設備數量最多就幾十臺，而這里有300多臺。通過(guò)技術(shù)處理，壓縮信息，順路達成各種場(chǎng)景的控制。

　　e. 精度高：升降臺的定位精度可達到1 mm，相比傳統結構的位置精度要高很多。f. 工期短：56天完成全部設備的設計、制造、調試、安裝、測試及試運行等，顯示了企業(yè)承接工程的綜合能力。

　　(3)斯畢士(SBS)中國公司(杭州/北京)，堅守與轉化歐洲百年老店的核心技術(shù)，努力打造技術(shù)精湛質(zhì)量可靠的國有化舞臺機械設備。公司在本屆展會(huì )上展示的技術(shù)亮點(diǎn)有激光測距導航、伺服電機驅動(dòng)的雙向運動(dòng)車(chē)臺、車(chē)轉臺;大跨度、大面積、高空電動(dòng)開(kāi)合采光屋頂設備等。

　　常規的側車(chē)臺、后車(chē)臺都是固定設置，一維單向行駛。激光測距導航，伺服電機驅動(dòng)的雙向運動(dòng)車(chē)臺具有沿x、y雙向運行的功能，通過(guò)編程控制、激光測距導航使車(chē)臺按預定速度、預定路線(xiàn)行駛，并準確定位;伺服電機驅動(dòng)系統可控性精確靈敏可靠，結構緊湊;無(wú)線(xiàn)控制摩擦驅動(dòng)可使臺體無(wú)任何牽掛;兩級萬(wàn)向任意轉向低摩擦支撐輪組件使換向方便靈活;氣壓包裝置可使車(chē)臺停止時(shí)落于臺面不致移動(dòng);多組車(chē)臺還可組合為整體并組合有轉臺，實(shí)現平移旋轉同時(shí)運行的車(chē)轉臺功能，拆解后再可做單臺車(chē)臺運行;鋁合金框架使臺體輕便、美觀(guān)、耐腐蝕。車(chē)臺含木地板總厚度0.2 m。該設備已應用于無(wú)錫大劇院大劇場(chǎng)、大連國際會(huì )議中心等工程項目。

　　雙向運動(dòng)車(chē)臺的關(guān)鍵技術(shù)是：a. 多點(diǎn)激光測位，反饋信息實(shí)時(shí)導航，精確定位技術(shù);b. 高能電池組無(wú)線(xiàn)供電技術(shù);c. 伺服電機緊湊型摩擦驅動(dòng)機技術(shù);d. 氣壓包起落裝置技術(shù);e. 兩級萬(wàn)向任意轉向低摩擦支撐輪技術(shù);f. 快速分解與組合技術(shù);g. 無(wú)線(xiàn)遙控，預編程設定控制技術(shù);h. 結構緊湊型抗干擾技術(shù)。

　　大跨度、大面積、高空電動(dòng)開(kāi)合采光屋頂設備，在成都新天府廣場(chǎng)的天堂島海洋樂(lè )園中已有應用。該項目配備了20臺采光屋頂設備，在約98 m高空分兩排對開(kāi)，每排10臺，結構框架與錐形曲面屋頂相吻合，每臺都與另一臺曲面不同，兩條運行導軌曲率也分別不同，其框架簡(jiǎn)支跨度最大到18.8 m，弧形長(cháng)度最大到27 m，其面積之大、難度之高，比較罕見(jiàn)。電動(dòng)開(kāi)合屋頂在曲面屋頂上沿兩條半徑不同的曲線(xiàn)導軌運行合攏，采用鋼桁架主梁與鋁合金網(wǎng)架組合成裝配式結構。屋面采用以聚碳酸酯為主要成分的PC板，這是一種應用共擠壓技術(shù)(CO-EXTRUSION)制成的高品質(zhì)板材。由于其表面覆蓋了一層高濃度紫外線(xiàn)吸收劑，除具抗紫外線(xiàn)的特性，還長(cháng)久耐候，永不褪色，且透光性好。PC板以組合壓條組裝在鋁合金網(wǎng)架上，保證密封防漏。

　　采光屋頂設備設備的關(guān)鍵技術(shù)是：a. 鋼桁架與鋁合金網(wǎng)架組合結構的抗風(fēng)壓、抗雪壓并輕質(zhì)化力學(xué)結構分析計算與設計;b. 不同曲率半徑運行導軌的設計與制造;c. 不同曲率半徑導軌上獨立運行的兩臺驅動(dòng)機的變速運動(dòng)協(xié)調控制;d. PC板的密封技術(shù);e. 近百米高空的安裝技術(shù)。

　　(4)從展會(huì )上看，除了骨干企業(yè)具有突出的技術(shù)亮點(diǎn)，業(yè)內舞臺機械中型企業(yè)如北京星光影視設備科技股份有限公司、浙江春宇舞臺設備有限公司(“春宇”)、浙江舞臺設計研究院有限公司等參展商的舞臺機械設備技術(shù)都有長(cháng)足的發(fā)展。小型企業(yè)如：北京泊斯迪尼舞臺工程技術(shù)有限公司 、廣州格睿德工程機械有限公司(“格睿德”)等也都不失時(shí)機發(fā)展壯大，企業(yè)蒸蒸日上、運營(yíng)良好。充分說(shuō)明行業(yè)發(fā)展形勢喜人。

　　從展會(huì )上獲悉，“春宇”采用羅克韋爾公司的產(chǎn)品，組成具有升降懸停特征的控制系統，研發(fā)出了升降舞臺，可實(shí)現在120 m2內的瀑布、雨幕、噴泉等水秀表演功能，并具有旋轉移動(dòng)功能的觀(guān)眾廳座席變化功能，進(jìn)行伸出式舞臺變化;其采用步進(jìn)系統實(shí)現36臺電機控制、進(jìn)行筒形大幕程序變化等技術(shù)也都頗具特色。“格睿德”展出了自制的電動(dòng)吊桿機，其外觀(guān)、質(zhì)量均能滿(mǎn)足中小工程項目的需要。

　　由于時(shí)間有限，展會(huì )上與參展商進(jìn)行的技術(shù)交流不是很完整、充分，僅從以上獲知的素材中總結舞臺機械發(fā)展的基本動(dòng)向。

　　舞臺機械調研專(zhuān)家組成員：

　　(按姓氏筆畫(huà)排序) 俞 健 魏發(fā)孔