李 利，鄭志榮，高敬東，邢 偉

（總裝備部工程設(shè)計研究總院，北京 100028）

兩千觀眾的空間變換
——漢秀劇場活動觀眾席介紹

李 利，鄭志榮，高敬東，邢 偉

（總裝備部工程設(shè)計研究總院，北京 100028）

武漢萬達(dá)漢秀劇場中的活動觀眾席由一套升降座椅臺和兩套旋轉(zhuǎn)座椅臺組成，構(gòu)成世界首創(chuàng)的2 000座大型交互式觀演設(shè)備。本文介紹其工藝要求、設(shè)備組成和主要技術(shù)特點。

活動觀眾席；升降座椅臺；旋轉(zhuǎn)座椅臺；液壓同步系統(tǒng)

1 概況

武漢萬達(dá)漢秀劇場是由萬達(dá)集團(tuán)投資25億元打造的世界頂級演藝劇場，劇場設(shè)計由馬克·費舍爾先生完成，“漢秀”演出由弗蘭克·德貢先生執(zhí)導(dǎo)。2014年12月20日正式演出后，反響熱烈，引起全球演藝界轟動。

其中由總裝備部工程設(shè)計研究總院研發(fā)和建設(shè)的活動觀眾席，由一套1 170座的升降座椅臺和左右對稱兩套415座的旋轉(zhuǎn)座椅臺組成。座椅臺的正前方是中心水池?；顒佑^眾席有兩個狀態(tài)，一是打開狀態(tài)，即旋轉(zhuǎn)座椅臺分開，升降座椅臺下降，觀眾席環(huán)繞中心水池的三面，構(gòu)成伸出式舞臺形式（見圖1）；二是合攏狀態(tài)，即升降座椅臺上升，旋轉(zhuǎn)座椅臺合攏，觀眾席面向水池和干式舞臺，構(gòu)成盡端式舞臺形式（見圖2）。這樣，隨著節(jié)目的進(jìn)展，座椅臺帶動觀眾的視線時而聚焦在中心水池，時而面向干式舞臺，實現(xiàn)觀演模式的變化和全體觀眾的互動。

圖1 伸出式舞臺形式

在引人入勝的演出過程中，2 000名觀眾隨著座椅臺升降或旋轉(zhuǎn)；待視角發(fā)生大尺度變化后，全體觀眾才意識到不知不覺地被“乾坤大挪移”，感受到前所未有的震撼，不由自主地發(fā)出驚嘆。

國內(nèi)外個別劇院也設(shè)有活動座椅，可帶動部分觀眾位置變化，但都不是全部觀眾參與，也從沒有如此大體量的活動座椅?！皾h秀”劇場活動觀眾席，真正實現(xiàn)了所有觀眾觀演模式的變化，成為世界首創(chuàng)的2 000座大型交互式觀演設(shè)備，是“漢秀”節(jié)目中最出彩的舞臺機(jī)械設(shè)備之一（見圖3）。

圖2 盡端式舞臺形式

圖3 活動觀眾席效果圖

2 工藝要求

升降座椅臺面積超過1 100 m2，設(shè)有1 170個座位；移動范圍在包廂層和夾層之間，標(biāo)高分別為+8.95 m和+2.62 m，行程6.33 m，用時約50 s。

每套旋轉(zhuǎn)座椅臺面積約560 m2，設(shè)有415個座位；可以圍繞中心轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)70°旋轉(zhuǎn)，用時約110 s。

作為一個活動觀眾席系統(tǒng)，不但是一個可以升降或旋轉(zhuǎn)的座椅臺，還是進(jìn)出通道、疏散、管理、VIP吧臺、燈光、音響、霧效、通風(fēng)等多項功能的活動載體。

3 設(shè)備組成

3.1 升降座椅臺

升降座椅臺臺體為左右對稱的扇形鋼結(jié)構(gòu)，最大跨度67 m，分為21跨桁架；臺面由預(yù)制混凝土樓板建成，并分成不同梯層，可用來直接安裝座椅；臺體下面封裝聚丙烯板；臺體前沿有9組霧箱和8組燈箱。

升降座椅臺由安裝在臺體下方基坑內(nèi)的8只升降油缸支撐并驅(qū)動其垂直升降。8只升降油缸的同步動作是其關(guān)鍵技術(shù)點。每只升降油缸都有兩套常閉式的牙嵌機(jī)構(gòu)用于停機(jī)保護(hù)，即固定臺體位置。

臺體與墻體之間有4組導(dǎo)軌、8組導(dǎo)輪。同時每只升降油缸的套筒外均設(shè)有導(dǎo)輪，確保升降油缸只能豎直動作。

3.2 旋轉(zhuǎn)座椅臺

旋轉(zhuǎn)座椅臺由臺體結(jié)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)、手動分區(qū)門、升降欄桿、出口廊道軌道墻、升降通風(fēng)筒、燈箱霧箱等組成。

臺體為不規(guī)則的扇形鋼結(jié)構(gòu)，通過2榀主梁、2榀環(huán)形梁及11榀次桁架連接而成；臺面鋪設(shè)預(yù)制混凝土樓板，并根據(jù)視線分析數(shù)據(jù)形成不同高度的臺階，臺階立面可用來直接安裝座椅；臺體前沿有5組霧箱和5組燈箱。

臺體的旋轉(zhuǎn)是通過液壓電機(jī)驅(qū)動一套銷齒傳動裝置撥動安裝在臺體圓周的銷輪來實現(xiàn)的，驅(qū)動裝置安裝在旋轉(zhuǎn)座椅臺兩個極限位置的公共交點處。行走輪軌道安裝在建筑基礎(chǔ)上，行走輪安裝在臺體上。由于工藝原因，軌道不連續(xù)，中間有一個寬度約3.3 m的溝槽，旋轉(zhuǎn)座椅臺在合攏位置時，臺體的一部分（II號主梁外側(cè)）處于懸臂狀態(tài)。

4 技術(shù)特點

活動觀眾席體量大、負(fù)載重、功能完備、技術(shù)先進(jìn)，是相當(dāng)復(fù)雜的大型機(jī)電液系統(tǒng)，更涉及到燈光、音響、特效、通風(fēng)、建筑、裝修等多個專業(yè)，為世界首創(chuàng)?？偨Y(jié)其技術(shù)特點，主要有：

4.1 大跨度/大懸臂異形鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

升降座椅臺臺體為左右對稱的扇形結(jié)構(gòu)，外弧跨度76 m，內(nèi)弧跨度26 m，僅鋼結(jié)構(gòu)自重就達(dá)230 t。旋轉(zhuǎn)座椅臺外弧處的環(huán)梁弧長約32 m，內(nèi)弧環(huán)梁弧長約18 m，臺體最大半徑27 m，除中心轉(zhuǎn)軸及外弧環(huán)形梁下的行走輪外，其余位置無支撐，鋼結(jié)構(gòu)自重約160 t，總載荷約450 t。同時，臺體結(jié)構(gòu)中要考慮進(jìn)出通道、升降欄桿、管理用房、VIP吧臺，以及燈光、音響、霧效、通風(fēng)等多項功能的布置。

由于其跨度大、負(fù)載重、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常規(guī)方法根本無法完成設(shè)計。通過ProE三維設(shè)計和ANSYS結(jié)構(gòu)計算和優(yōu)化分析，很好地解決了這個問題，最終滿足強(qiáng)度、剛度要求，最大限度地降低了結(jié)構(gòu)自重。

4.2 大容量高精度液壓同步系統(tǒng)

升降座椅臺由8只升降油缸支撐并驅(qū)動，總負(fù)載量達(dá)到920 t，單只油缸最大負(fù)載180 t；油缸行程6.4 m，最大速度0.14 m/s，同步誤差要求＜10 mm。設(shè)計裝機(jī)總功率4 110 kW，主油路額定流量8 653 l/min。如此龐大復(fù)雜、高精度要求的液壓同步系統(tǒng)，在國內(nèi)外舞臺行業(yè)中絕無僅有。

泵站群由3個主泵站、1個輔助泵站構(gòu)成。3個主泵站提供的液壓油合流后由控制部分分配給8只升降油缸，可互為備份。系統(tǒng)采用插裝閥控制技術(shù)，用三通閥控制速度，插裝閥控制方向，拉線傳感器進(jìn)行位置檢測，實現(xiàn)位置和速度的比例控制。

4.3 應(yīng)用多項安全裝置

2 000位觀眾在活動觀眾席上觀看一個多小時的節(jié)目，安全問題是重中之重。為此，座椅臺上應(yīng)用了多項安全裝置。

升降座椅臺的每只升降油缸均安裝在帶牙嵌的套筒中，外面都有兩套常閉式的牙嵌機(jī)構(gòu)用于停機(jī)保護(hù)，可實現(xiàn)任意位置的安全鎖定。

一旦出現(xiàn)故障導(dǎo)致升降座椅臺停在樓層之間時，允許觀眾通過座椅臺后部的兩部疏散樓梯安全撤離。疏散樓梯可通過本地的電動或手動進(jìn)行操控，保證座椅臺始終能與建筑通道保持連接。

升降座椅臺下方安裝有3套激光掃描儀，時刻監(jiān)視人員進(jìn)入。

旋轉(zhuǎn)座椅臺合攏時，臺體處于大懸臂狀態(tài)，在環(huán)形梁的末端設(shè)置了配重塊，防止臺體傾翻。在軌道末端設(shè)置有機(jī)械擋塊，確保臺體運行不超程。

在兩套旋轉(zhuǎn)座椅臺合攏狀態(tài)的分界處，各設(shè)置有一套電動升降欄桿及手動分區(qū)門，用于安全防護(hù)和將兩個座椅臺區(qū)域分隔開，防止人或物墜落到水池中。

在每套旋轉(zhuǎn)座椅臺的外環(huán)處設(shè)置有一套出口廊道軌道墻，使臺體運行過程中形成不同進(jìn)深的通道，并防止旋轉(zhuǎn)座椅臺上的人員墜落。

靠近水池部分的驅(qū)動一律采用24 V安全供電。座椅臺的下部均采用絕緣性能優(yōu)良的聚丙烯板封閉，最大限度保證用電安全。

通過設(shè)置升降座椅臺和旋轉(zhuǎn)座椅臺之間以及內(nèi)部設(shè)備的互鎖，確保設(shè)備安全運行。

4.4 電氣控制系統(tǒng)安全可靠

由于控制點非常多，電氣控制系統(tǒng)的安全可靠要求極高。

采用歐洲的最高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，嚴(yán)格按EN61508 SIL3標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。配置了多級限位開關(guān)保護(hù)（有些另加軟件限位開關(guān)）。為保證系統(tǒng)長期可靠穩(wěn)定運行，主要控制部件均采用進(jìn)口品牌產(chǎn)品，采用西門子的運動控制器來處理快速和穩(wěn)定的運行。

5 結(jié)束語

武漢萬達(dá)漢秀劇場2 000座活動觀眾席功能完備、技術(shù)先進(jìn)，真正實現(xiàn)所有觀眾觀演模式的變化，成為世界首創(chuàng)的大型交互式觀演設(shè)備。為達(dá)到創(chuàng)意要求，采用先進(jìn)設(shè)計理念和技術(shù)方法，科學(xué)有效地組織和管理，攻克了一道道技術(shù)難關(guān)，成功解決了若干難題。

為確保設(shè)備安全可靠運行，最大限度地降低風(fēng)險，對升降座椅臺和旋轉(zhuǎn)座椅臺進(jìn)行了充分的風(fēng)險評估分析。對其多個可能存在安全隱患的方面進(jìn)行分析，從設(shè)計、采購、制造、安裝、使用、管理等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，均達(dá)到風(fēng)險可控，保證活動觀眾席安全、穩(wěn)定運行。

如此復(fù)雜的大型機(jī)電液系統(tǒng)，雖然已經(jīng)成功投用，但是后期的維護(hù)保養(yǎng)仍然是一項艱巨任務(wù)。設(shè)備使用方應(yīng)高度重視、嚴(yán)密組織、精心檢查，方能確保該設(shè)備長期安全穩(wěn)定運行。

（編輯 張冠華）

A Spatial Transformation of Two Thousand Audience——Introduction of Movable Auditorium at Han Show Theatre

LI Li, ZHENG Zhi-rong, GAO Jing-dong, XING Wei
(Beijing Special Equipment Design Institute, Beijing 100028, China)

The 2 000 seats movable auditorium at Wuhan Wanda Han Show theater, which is composed by one set of upper tier seat machinery system and two sets of swing seat machinery systems, is the first and largest interactive seating platform in the world. Its functional requirements, structural composition, main performance parameters and technical characters are introduced.

movable auditorium; upper tier seat machinery system; swing seat machinery system; hydraulic synchronization system

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.01.009