袁良忠

（浙江藝術(shù)職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 310053）

舞臺(tái)機(jī)械噪聲和振動(dòng)的控制

袁良忠

（浙江藝術(shù)職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 310053）

結(jié)合實(shí)例探討舞臺(tái)機(jī)械振動(dòng)和噪聲產(chǎn)生的原因及相關(guān)控制技術(shù)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果提出處理措施，最后對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。

舞臺(tái)機(jī)械；噪聲；振動(dòng)；控制

噪聲和振動(dòng)對(duì)人的生理和心理健康都有不良的影響。噪聲也被稱為噪聲污染，劇場(chǎng)的噪聲主要來(lái)源包括空調(diào)送風(fēng)、周邊環(huán)境、各類機(jī)電設(shè)備等，其中舞臺(tái)機(jī)械的運(yùn)行也是重要的噪聲源之一；而振動(dòng)則對(duì)各種技能型作業(yè)影響較大，劇場(chǎng)舞臺(tái)機(jī)械的振動(dòng)主要體現(xiàn)在臺(tái)下機(jī)械，如升降臺(tái)、升降小車、車臺(tái)、轉(zhuǎn)臺(tái)等運(yùn)行過(guò)程中對(duì)演員和布景的不良影響。以下結(jié)合實(shí)例對(duì)劇場(chǎng)舞臺(tái)機(jī)械噪聲和振動(dòng)的控制進(jìn)行實(shí)踐研究。

1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

2001年，由建設(shè)部和文化部共同頒布的《劇場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：“升降樂(lè)池運(yùn)行時(shí)的機(jī)械噪聲，在觀眾席第一排中部應(yīng)小于60 dB(A)，其他舞臺(tái)機(jī)械噪聲，在觀眾席第一排中部應(yīng)小于或等于50 dB(A)?！?/p>

2005年，由建設(shè)部和國(guó)家質(zhì)檢總局頒布的《劇場(chǎng)、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：“舞臺(tái)大幕開關(guān)時(shí)的噪聲和升降樂(lè)池及其他機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行噪聲，在觀眾席第一排中部分別不應(yīng)大于NR40和NR45”，該要求比《劇場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定要高一些。

2007年，由文化部頒布實(shí)施的《舞臺(tái)機(jī)械驗(yàn)收檢測(cè)程序》對(duì)舞臺(tái)機(jī)械噪聲的測(cè)試方法做了相關(guān)規(guī)定：“通常在觀眾廳按約定的條件和方法進(jìn)行單臺(tái)設(shè)備的噪聲測(cè)試。如沒(méi)有約定，通常的條件是：大幕打開，按舞臺(tái)布置掛三分之一的幕布，側(cè)舞臺(tái)和后舞臺(tái)的隔離幕關(guān)閉，在觀眾席第一排中間1.5 m高度處，使被測(cè)設(shè)備在額定速度下運(yùn)行。測(cè)試方法為：GB/T 17248.1—2000 聲學(xué)機(jī)器和設(shè)備發(fā)射的噪聲測(cè)定工作位置和其他指定位置發(fā)射聲壓級(jí)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)使用導(dǎo)則，以及GB/T 17248.2～GB/T 17248.5系列標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的相關(guān)方法。有特殊要求時(shí)才進(jìn)行設(shè)備的機(jī)旁噪音測(cè)試。測(cè)試結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件的規(guī)定”。

根據(jù)中國(guó)劇場(chǎng)的實(shí)際情況，也為便于具體噪聲數(shù)值的測(cè)試、比較和控制，本文的研究中采用《劇場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，測(cè)試方法則依據(jù)《舞臺(tái)機(jī)械驗(yàn)收檢測(cè)程序》的有關(guān)規(guī)定。

2 舞臺(tái)機(jī)械噪聲的來(lái)源及控制

2.1 噪聲來(lái)源

（1）電動(dòng)機(jī)的噪聲

目前，舞臺(tái)機(jī)械所用的電機(jī)一般都是低噪聲產(chǎn)品，且升降臺(tái)、吊桿等電機(jī)布置位置離舞臺(tái)面和觀眾席有一定的距離，正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲一般不至于大過(guò)規(guī)定范圍。需要特別注意電機(jī)制動(dòng)器所產(chǎn)生的噪聲，即啟動(dòng)和停止舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備時(shí)電機(jī)制動(dòng)器可能會(huì)產(chǎn)生異響。

（2）傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的噪聲

舞臺(tái)機(jī)械的噪聲主要來(lái)源于傳動(dòng)和運(yùn)行部分，聯(lián)軸器、減速器、鏈條鏈輪、齒輪齒條、滑輪鋼絲繩、導(dǎo)軌滑動(dòng)體等傳動(dòng)和運(yùn)行部分由于碰撞沖擊和摩擦都有可能產(chǎn)生噪聲。

2.2 舞臺(tái)機(jī)械噪聲的控制

對(duì)于舞臺(tái)機(jī)械的噪聲控制，在實(shí)際操作中應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面。

（1）設(shè)計(jì)時(shí)予以足夠的重視，采取適當(dāng)?shù)拇胧x擇合適的電機(jī)、零部件及材料。所有舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的電機(jī)均應(yīng)采用低噪聲電動(dòng)機(jī)、高精度減速器和高精度運(yùn)動(dòng)部件。液壓系統(tǒng)所有管接頭應(yīng)經(jīng)過(guò)氣密處理，以防漏液，設(shè)置排氣裝置以避免產(chǎn)生氣穴，回液管和吸液管位置合理，要求浸入液內(nèi)。所有零部件、鋼結(jié)構(gòu)、地板等材料必須采用優(yōu)質(zhì)品牌產(chǎn)品，性能符合設(shè)計(jì)要求。

（2）提高加工工藝。高精度的設(shè)計(jì)需要配合高精度的制造工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)，不管是生產(chǎn)車間內(nèi)的零部件制造，還是現(xiàn)場(chǎng)的鋼結(jié)構(gòu)切割焊接等工序，都必須嚴(yán)格把關(guān)、逐個(gè)檢驗(yàn)，確保質(zhì)量。不合格的零部件和施工工藝是產(chǎn)生噪聲的重要原因。

（3）采取必要措施防止噪聲傳播和固體傳聲。例如，如果電機(jī)或制動(dòng)器聲音過(guò)響，可以采用隔聲罩，使用時(shí)須注意不能造成設(shè)備過(guò)熱或其他問(wèn)題；如果基坑內(nèi)噪聲過(guò)響，則可以對(duì)基坑周邊采取吸聲措施。

（4）重視維保工作，降低摩擦噪聲。

舞臺(tái)機(jī)械的噪聲除了與工程設(shè)計(jì)、加工施工工藝有關(guān)，還有很重要的一個(gè)因素，就是使用單位是否及時(shí)、定期地予以維護(hù)保養(yǎng)。雖然故障維修工作一般需要專業(yè)舞臺(tái)設(shè)備公司承擔(dān)，但日常的清潔、潤(rùn)滑、調(diào)整、緊固等維護(hù)保養(yǎng)工作則需使用單位自己進(jìn)行，并應(yīng)該形成相關(guān)制度嚴(yán)格執(zhí)行。制度化的維護(hù)保養(yǎng)工作是確保舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備正常安全運(yùn)行的關(guān)鍵，也是控制噪聲超標(biāo)的重要措施。噪聲的超標(biāo)往往是由于運(yùn)動(dòng)部件之間潤(rùn)滑條件變差，積灰過(guò)多，甚至掉進(jìn)異物，或者相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件之間間隙過(guò)小或過(guò)大等原因造成的。因此，及時(shí)清除灰塵、異物，及時(shí)更換或添加潤(rùn)滑油（脂），及時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)部件間的間隙，和及時(shí)緊固松動(dòng)的零件都是需要特別注意的環(huán)節(jié)。

筆者認(rèn)為，在驗(yàn)收合格以后，做好維護(hù)保養(yǎng)工作是舞臺(tái)機(jī)械噪聲控制的關(guān)鍵。

3 舞臺(tái)機(jī)械振動(dòng)及其控制

噪聲是通過(guò)空氣等介質(zhì)傳遞給人的聽(tīng)覺(jué)感受，而振動(dòng)是往復(fù)運(yùn)動(dòng)直接傳遞到人的觸覺(jué)感受。從物理原理上看，噪聲其實(shí)是由振動(dòng)引起的，所有的噪聲都是由振動(dòng)經(jīng)由空氣傳播進(jìn)入人的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的。所以，消除或減小了振動(dòng)，也同時(shí)消除或減少了噪聲。一般從方向、強(qiáng)度和振動(dòng)變化率三個(gè)方面對(duì)振動(dòng)進(jìn)行度量。

舞臺(tái)機(jī)械的振動(dòng)雖然不像噪聲那樣直接干擾觀眾的聽(tīng)覺(jué)效果，但會(huì)對(duì)舞臺(tái)上的演員產(chǎn)生生理和心理上的不良影響，進(jìn)而影響表演效果。對(duì)演出有直接影響的振動(dòng)主要存在于參與表演的舞臺(tái)機(jī)械，如升降臺(tái)、升降小車、車臺(tái)、轉(zhuǎn)臺(tái)、飛行器、吊桿等，振動(dòng)源就是各自的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和運(yùn)動(dòng)部件。從實(shí)際使用情況看，雖然舞臺(tái)機(jī)械振動(dòng)對(duì)舞臺(tái)表演的影響并不是非常明顯，但我們也需要予以足夠的重視以及必要的控制，從而改善演員的表演環(huán)境，提高表演水準(zhǔn)。

一般情況下，控制振動(dòng)的技術(shù)措施如下。

（1）減少或消除振動(dòng)源，采用高品質(zhì)電機(jī)，在電機(jī)和基礎(chǔ)之間加減振墊（器），使剛性連接轉(zhuǎn)換為彈性連接。

（2）減少振動(dòng)的傳播，所有聯(lián)結(jié)都應(yīng)配有防振墊片、尼龍螺母或類似產(chǎn)品。

（3）設(shè)計(jì)舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備構(gòu)件時(shí)，要考慮構(gòu)件的固有振動(dòng)頻率，避免演出活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生共振。荷載2.5 kN/m2的舞臺(tái)設(shè)備的固有振動(dòng)頻率一般在10 Hz左右。

（4）改善運(yùn)動(dòng)部件之間的潤(rùn)滑條件，減少金屬之間的直接接觸，減少因摩擦碰撞等引起的自激振動(dòng)。

（5）限制接觸振動(dòng)的時(shí)間，演員在有振動(dòng)的活動(dòng)舞臺(tái)設(shè)備上不宜停留過(guò)久。

4 舞臺(tái)機(jī)械噪聲控制案例分析

浙江實(shí)驗(yàn)藝術(shù)劇場(chǎng)是浙江藝術(shù)職業(yè)學(xué)院投資6 000多萬(wàn)建造的集現(xiàn)代化、多功能一體的綜合性劇場(chǎng)。劇場(chǎng)由一個(gè)大劇場(chǎng)（928座）、兩個(gè)電影廳（共487座）和有關(guān)附屬用房組成。

鑒于浙江實(shí)驗(yàn)藝術(shù)劇場(chǎng)部分舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備噪聲過(guò)大，筆者所在的課題組決定對(duì)該劇場(chǎng)舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行較全面的檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果予以分析，提出處理措施，最后對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。

為避免環(huán)境噪聲的干擾，測(cè)試時(shí)間安排在晚上0∶00～1∶00，測(cè)試設(shè)備為PHONIC PAA3聲級(jí)計(jì)，測(cè)量A聲級(jí)LA值，測(cè)試時(shí)背景噪聲低于30 dB（A），除被測(cè)設(shè)備，其他機(jī)電設(shè)備沒(méi)有運(yùn)行，觀眾廳空?qǐng)?，測(cè)試位置為觀眾廳第一排中間高1.5 m處，其他相關(guān)流程按《舞臺(tái)機(jī)械驗(yàn)收檢測(cè)程序》規(guī)定。測(cè)試對(duì)象為吊桿、樂(lè)池、升降臺(tái)及子臺(tái)等，有的吊桿上掛有布景、燈具，有的空載，其他設(shè)備沒(méi)有載荷，按額定速度運(yùn)行。測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。

吊桿主要測(cè)試靠近臺(tái)口且容易影響到觀眾席的部分。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，不管是單根運(yùn)行還是組合運(yùn)行，吊桿的運(yùn)行噪聲均小于50 dB（A）, 假臺(tái)口上片、側(cè)燈光吊籠的噪聲也低于50 dB（A）,符合《劇場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定；主舞臺(tái)升降臺(tái)及子臺(tái)和升降樂(lè)池的運(yùn)行噪聲有的大于60 dB（A），屬于超標(biāo)情況。其中超標(biāo)比較嚴(yán)重的噪聲頻譜圖如圖1、圖2所示。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)聽(tīng)分析，上述噪聲不是由電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)引起的，而是由運(yùn)行過(guò)程中傳動(dòng)系統(tǒng)、導(dǎo)軌和運(yùn)動(dòng)部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的。查閱有關(guān)研究文獻(xiàn)，摩擦及制動(dòng)類引起的振動(dòng)大致可分三類：低頻抖動(dòng)（＜100 Hz）、中頻顫動(dòng)（100 Hz～1 kHz）和高頻嘯叫（＞1 kHz）。樂(lè)池降行噪聲峰值在高頻4 kHz頻率左右，屬于高頻嘯叫。升降臺(tái)噪聲峰值在800 Hz，主要屬于中頻顫動(dòng)，也有部分高頻嘯叫。根據(jù)中高頻噪聲是金屬之間因摩擦引發(fā)的中高頻自激振動(dòng)所致的理論，課題組分析認(rèn)為升降樂(lè)池及升降臺(tái)過(guò)高的噪聲主要是由摩擦引起的，這種摩擦很可能是因?yàn)楸ｐB(yǎng)不及時(shí)、潤(rùn)滑條件欠佳導(dǎo)致的，因此，改善潤(rùn)滑條件是首選處理措施?？紤]到低速、高負(fù)荷的工況，選用了鈉基潤(rùn)滑脂對(duì)臺(tái)下機(jī)械需要潤(rùn)滑的部位進(jìn)行了全面潤(rùn)滑保養(yǎng)，并對(duì)吊桿減速機(jī)的潤(rùn)滑油也進(jìn)行了全面更換。

進(jìn)行全面維保處理以后，再次對(duì)各項(xiàng)設(shè)備噪聲進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果顯示，吊桿的運(yùn)行噪聲進(jìn)一步降低，超標(biāo)的樂(lè)池升降臺(tái)和主舞臺(tái)升降臺(tái)及子臺(tái)的噪聲情況也得到極大改善，具體數(shù)值對(duì)比見(jiàn)表2。

表1 浙江實(shí)驗(yàn)藝術(shù)劇場(chǎng)舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行噪聲數(shù)值（處理前）

圖1 樂(lè)池下降的噪聲圖譜

圖2 升降臺(tái)整體升降的噪聲圖譜

表2 維保處理前后主要噪聲數(shù)值對(duì)比

圖3 維保處理后樂(lè)池下降最大噪聲時(shí)頻譜圖

圖4 維保處理后主舞臺(tái)升降臺(tái)升降最大噪聲時(shí)頻譜

從表2中前后數(shù)值的對(duì)比可以看出，改善潤(rùn)滑條件的效果極其明顯，樂(lè)池升降臺(tái)的噪聲減幅最大，高頻嘯叫部分完全消失，但中低頻顫動(dòng)部分改善不是很明顯，說(shuō)明中低頻顫動(dòng)不僅與潤(rùn)滑條件有關(guān)，更可能與運(yùn)動(dòng)頻率及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等因素有關(guān)，其頻譜圖如圖3、圖4所示。

5 小結(jié)

舞臺(tái)機(jī)械噪聲和振動(dòng)的控制是改善觀演條件的重要內(nèi)容之一。維護(hù)保養(yǎng)工作不僅僅關(guān)系振動(dòng)及噪聲的控制，也關(guān)系舞臺(tái)設(shè)備的安全問(wèn)題，關(guān)系劇場(chǎng)及演職人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。要控制舞臺(tái)機(jī)械的噪聲和振動(dòng)，在設(shè)計(jì)階段就要予以足夠的重視，制造及施工單位的工藝質(zhì)量則是建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵，在驗(yàn)收合格投入使用之后，使用單位制度化的維護(hù)保養(yǎng)工作更是重中之重，必須予以高度重視。

[1] 韓秋實(shí). 汽車剎車裝置摩擦噪聲的試驗(yàn)研究[J]. 聲學(xué)技術(shù),1998,17 (3)∶117-119.

[2] 任慧，蔣偉，白石磊，張晶晶，鐘睿. 舞臺(tái)機(jī)械噪聲標(biāo)準(zhǔn)的探討[J]. 環(huán)境工程，2009, S1(增刊)∶563-565. [3] 張晶晶，饒紫卿. 國(guó)家大劇院歌劇院舞臺(tái)機(jī)械噪聲檢測(cè)[J]. 演藝科技，2010(11)∶31-37.

[4] 賈尚帥, 丁千, 郎作貴. 制動(dòng)系統(tǒng)摩擦噪聲和振動(dòng)分析[C]. 第十三屆全國(guó)非線性振動(dòng)暨第十屆全國(guó)非線性動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性學(xué)術(shù)會(huì)議摘要集. 2011,3.

[5] 段慧文.舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)[J]. 演藝科技,2014(2)∶39-41.

（編輯 薛云霞）

Control of Mechanical Noise and Vibration of the Stage

YUAN Liang-zhong
(Zhejiang Vocational Academy of Art, Hangzhou Zhejiang 310053, China)

The cause of the vibration and noise of the stage machine and the related control technology are discussedwith the examples. According to the test results, the treatment measures are put forward, and the final results are tested.

stage machine; noise; vibration; control

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.11.010