舞臺(tái)機(jī)械工程驗(yàn)收中的常見問題和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

段慧文

（（原）國家大劇院 舞臺(tái)技術(shù)部，北京 100031）

自從WH/T 27-2007《舞臺(tái)機(jī)械 驗(yàn)收檢測程序》頒布以來，劇場舞臺(tái)機(jī)械工程的驗(yàn)收工作有所改善，逐步走上正規(guī)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)能壍馈５泊嬖诓簧賳栴}，除機(jī)械本身的調(diào)整外，大部分問題涉及到舞臺(tái)機(jī)械的功能特別是安全功能，以及怎樣從控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上確保這些功能。筆者認(rèn)為：除各種客觀因素外，問題產(chǎn)生的主要根源是設(shè)計(jì)，因?yàn)楹玫脑O(shè)計(jì)是好的設(shè)備的先決條件。設(shè)計(jì)師（包括項(xiàng)目經(jīng)理）對(duì)舞臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)各種安全功能和達(dá)到這些功能必須采取的措施，包括對(duì)各種安全裝置及其控制要點(diǎn)，應(yīng)有正確、恰當(dāng)?shù)睦斫猓斫馍系钠顚⒈厝粚?dǎo)致設(shè)計(jì)上的偏差。對(duì)照國外先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，針對(duì)各劇場舞臺(tái)機(jī)械的現(xiàn)狀并聯(lián)系驗(yàn)收工作發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)過冷靜的思考、總結(jié)，筆者認(rèn)為這些問題凸顯了我國舞臺(tái)機(jī)械專業(yè)與先進(jìn)國家在設(shè)計(jì)方面的差距。近來，筆者參加了幾個(gè)劇場舞臺(tái)機(jī)械工程的驗(yàn)收工作，偶有心得，提出幾點(diǎn)體會(huì)、幾條看法，整理成文與同行共享、討論。

1 常見問題

1.1 防火幕

（1）緊急手動(dòng)下降的時(shí)間過長或過短，不符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（2）電動(dòng)就地操作開關(guān)按鈕放進(jìn)緊急手動(dòng)操作箱內(nèi)，失去應(yīng)有的作用。因電動(dòng)就地操作按鈕是經(jīng)常使用的，而緊急手動(dòng)操作箱平時(shí)是上鎖的，只在緊急情況下用手錘打破玻璃開啟。

（3）蜂鳴器和警示燈不能正常的開啟或屏蔽。

1.2 電動(dòng)吊桿

（1）過載試驗(yàn)和過載保護(hù)的概念不清，項(xiàng)目經(jīng)理把過載保護(hù)當(dāng)成過載能力進(jìn)行調(diào)試和試驗(yàn)，使系統(tǒng)的過載保護(hù)不起作用。

（2）目前絕大多數(shù)的松繩保護(hù)開關(guān)，從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上不起作用，因?yàn)樵谶h(yuǎn)端松弛的鋼絲繩不會(huì)使設(shè)置在卷筒旁邊的開關(guān)動(dòng)作，應(yīng)尋求設(shè)計(jì)改進(jìn)或結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。

（3）松繩保護(hù)開關(guān)激發(fā)（通常采用短路的方法）后，設(shè)備運(yùn)動(dòng)停止。但在排除故障狀態(tài)（即開關(guān)復(fù)位、動(dòng)力恢復(fù)，下同）后的第一次啟動(dòng)，卷筒仍能向繼續(xù)松弛的方向運(yùn)轉(zhuǎn)。

（4）跳槽（疊繩）保護(hù)開關(guān)激發(fā)后，設(shè)備運(yùn)動(dòng)停止。但在排除故障狀態(tài)后的第一次啟動(dòng)，卷筒仍能向原來收繩的方向運(yùn)轉(zhuǎn)。

（5）跳槽（疊繩）保護(hù)開關(guān)與松繩保護(hù)開關(guān)使用同一結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)不合理也不能真正起到保護(hù)作用。因故障時(shí)系統(tǒng)不能判斷事故的性質(zhì)（是松繩還是跳槽），就不能確定排除故障狀態(tài)后的第一次啟動(dòng)時(shí)卷筒的運(yùn)動(dòng)方向。

（6）超行程（緊急限位）保護(hù)開關(guān)激發(fā)時(shí)設(shè)備的停止是緊急停機(jī)，但有些控制系統(tǒng)不能顯示是哪臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)了故障。

1.3 升降臺(tái)

（1）演員活門與演員升降小車的連鎖往往被忽略。

（2）防剪切開關(guān)被激發(fā)后，設(shè)備運(yùn)動(dòng)停止。但排除故障狀態(tài)后的第一次啟動(dòng)，升降臺(tái)仍能向事故發(fā)生的方向繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

升降臺(tái)可能產(chǎn)生剪切的情況是比較復(fù)雜的，但設(shè)計(jì)師經(jīng)常考慮到的只是最簡單的一種情況。

1.4 側(cè)車臺(tái)

（1）有些設(shè)置了防碰撞（擠壓）開關(guān)的側(cè)車臺(tái)，防碰撞（擠壓）開關(guān)激發(fā)后，車臺(tái)運(yùn)動(dòng)停止。但排除故障狀態(tài)后的第一次啟動(dòng)，側(cè)車臺(tái)仍能向發(fā)生事故的方向運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）側(cè)車臺(tái)運(yùn)行到升降臺(tái)，與升降臺(tái)同時(shí)升降時(shí)，設(shè)置的鎖緊機(jī)構(gòu)沒有鎖緊動(dòng)作。即在未滿足此連鎖條件時(shí)，升降臺(tái)就能作升降運(yùn)動(dòng)。

1.5 吊桿、升降臺(tái)、側(cè)車臺(tái)的共性問題

（1）原始位置的矯正是驗(yàn)收檢測的基本條件，但多次出現(xiàn)吊桿的現(xiàn)場實(shí)際位置（下極限至臺(tái)面高度）與控制室顯示值不一致，誤差較大且桿與桿不同；舞臺(tái)面在控制室顯示值為零時(shí)，升降臺(tái)間或升降臺(tái)與側(cè)車臺(tái)間出現(xiàn)小臺(tái)階，即原始零位不準(zhǔn)。

（2）速度的標(biāo)定多數(shù)以百分比顯示，使用頗有不便。建議速度以“絕對(duì)值 / 百分比”表示會(huì)更直接方便。

（3）同步誤差保護(hù)：有同步運(yùn)動(dòng)要求的設(shè)備（如吊桿、主升降臺(tái)、側(cè)車臺(tái)等），當(dāng)同步誤差超出規(guī)定值時(shí)，設(shè)備組應(yīng)停止運(yùn)動(dòng)。但在驗(yàn)收測試時(shí)，間或存在啟動(dòng)、制動(dòng)或運(yùn)行時(shí)同步誤差雖明顯超值設(shè)備組也未停止的現(xiàn)象，造成性能缺失。

1.6 其他

（1）臺(tái)上主要設(shè)備（如吊桿）缺少速度偏差保護(hù)功能（多數(shù)招標(biāo)文件都有這項(xiàng)要求）。

（2）電器柜內(nèi)缺文件夾，圖紙零亂或不全。

（3）設(shè)備衛(wèi)生狀況差，灰塵多或防護(hù)不好，甚至液壓站的油箱未嚴(yán)密封閉。

（4）設(shè)備安裝區(qū)域的衛(wèi)生狀況差，安裝產(chǎn)生的垃圾尚未清除。

（5）多數(shù)劇院舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備驗(yàn)收時(shí)，建筑聲學(xué)測試工作尚未進(jìn)行，現(xiàn)場條件不能滿足設(shè)備噪聲測試的要求，設(shè)備的噪聲測試暫缺或測試數(shù)據(jù)僅供參考。

（6）一些承包商提供的驗(yàn)收測試大綱過于簡單。

（7）資料編排零亂、查找困難。按WH/T27-2007規(guī)定應(yīng)提交的圖紙、資料，包括設(shè)備功率計(jì)算書和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度計(jì)算書等缺失或漏項(xiàng)，由監(jiān)理單位簽署的設(shè)備自檢報(bào)告缺少控制系統(tǒng)的內(nèi)容等。

2 驗(yàn)收中暴露的主要設(shè)計(jì)問題淺析

在幾個(gè)劇院驗(yàn)收過程中遇到的與設(shè)計(jì)有關(guān)的問題，具有一定的普遍性和典型性，在此提出討論以引起注意。

2.1 關(guān)于防火幕手動(dòng)下降時(shí)間

由于忽略了驗(yàn)收測試環(huán)境（如冬天、偶然的一次或兩次動(dòng)作）和調(diào)試環(huán)境（為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)間連續(xù)不停的多次動(dòng)作）下油溫差異（盡管液壓油在正常工作溫度范圍內(nèi)有較好的粘溫特性，但較低溫度與正常工作溫度相比，液壓油的黏度差別還是較大的）對(duì)結(jié)果的影響，驗(yàn)收測試與設(shè)備調(diào)試所得的緊急下降時(shí)間，差別很大。

2.2 關(guān)于設(shè)備的載荷測試和超載保護(hù)

載荷測試是驗(yàn)收檢測的一項(xiàng)重要內(nèi)容，主要是驗(yàn)證設(shè)備結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載能力。

升降設(shè)備的載荷測試是對(duì)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、支撐和承載結(jié)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)和靜止?fàn)顟B(tài)下負(fù)載能力的考核，也是在負(fù)載狀態(tài)下對(duì)操作和控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行的考核。測試的重點(diǎn)是制動(dòng)器、離合器和載荷保持裝置，用試驗(yàn)載荷在設(shè)備全行程內(nèi)進(jìn)行測試。為確保設(shè)備在負(fù)載下的起升能力，對(duì)在運(yùn)動(dòng)時(shí)和靜止時(shí)額定載荷相同的設(shè)備（如吊桿機(jī)），載荷測試的載荷為1.25倍的額定載荷；對(duì)在運(yùn)動(dòng)時(shí)和靜止時(shí)載荷不同且靜止載荷大于運(yùn)動(dòng)載荷的設(shè)備（如升降臺(tái)等臺(tái)下設(shè)備），如果設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)既不自鎖、在靜止?fàn)顟B(tài)又無鎖緊機(jī)構(gòu)，應(yīng)以靜止時(shí)的載荷作靜止載荷試驗(yàn)，以1.25倍的額定載荷作運(yùn)動(dòng)時(shí)的載荷試驗(yàn)。設(shè)備在經(jīng)常停止位置有鎖緊機(jī)構(gòu)或自鎖機(jī)構(gòu)的設(shè)備、帶有逆止閥的液壓缸驅(qū)動(dòng)的設(shè)備，則不需要進(jìn)行靜止?fàn)顟B(tài)的載荷試驗(yàn)。對(duì)有固定平衡重的設(shè)備（采用繩輪驅(qū)動(dòng)的設(shè)備除外），其載荷試驗(yàn)的載荷為1.25倍的總載荷差（即額定載荷與起升部件自重之和與平衡重量之差）。對(duì)有可變平衡重的設(shè)備，其試驗(yàn)載荷為1.25倍的最大可用載荷差（即額定載荷與起升部件自重之和與最小設(shè)定平衡重量之差）。對(duì)繩輪驅(qū)動(dòng)（即曳引驅(qū)動(dòng)）的設(shè)備，其運(yùn)動(dòng)時(shí)的試驗(yàn)載荷為1.3倍額定載荷，而其平衡重量等于額定載荷。

移動(dòng)設(shè)備（側(cè)車臺(tái)、車載轉(zhuǎn)臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)車）和旋轉(zhuǎn)設(shè)備的載荷測試則用于考核設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)裝置，測試載荷為運(yùn)動(dòng)時(shí)的額定載荷，在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行測試。

提升設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)安全離合器的性能測試應(yīng)在額定載荷和額定速度條件下進(jìn)行，而非標(biāo)準(zhǔn)安全離合器的性能測試則以額定速度和1.25倍的額定載荷進(jìn)行。

超載保護(hù)測試是載荷試驗(yàn)的另一項(xiàng)重要內(nèi)容，試驗(yàn)載荷為1.2倍的額定載荷，在此載荷下過載保護(hù)開關(guān)應(yīng)作出反應(yīng)并停止設(shè)備的起升動(dòng)作。這時(shí)，設(shè)備只可能作反向運(yùn)動(dòng)。

在實(shí)際工程的測試中，有些項(xiàng)目經(jīng)理往往分不清載荷試驗(yàn)和超載保護(hù)的重要區(qū)別，認(rèn)為超載保護(hù)測試就是要顯示設(shè)備的能力，以至于超載保護(hù)不起作用，失去了保護(hù)設(shè)備的功能。

升降設(shè)備的緊急停機(jī)功能的測試是載荷測試的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)來說主要是測試制動(dòng)器（或載荷保持器）的能力。測試的條件是設(shè)備以額定載荷（有監(jiān)理單位采用1.25倍的額定載荷，筆者認(rèn)為其根據(jù)不足）和額定速度下降時(shí)，制動(dòng)器應(yīng)能在一定的制動(dòng)距離內(nèi)對(duì)運(yùn)動(dòng)的設(shè)備快速有效地制動(dòng)并保持靜止。制動(dòng)器制動(dòng)力的調(diào)整也應(yīng)檢查,按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，舞臺(tái)機(jī)械使用的雙制動(dòng)器應(yīng)能進(jìn)行單獨(dú)的測試和調(diào)整。

2.3 速度偏差保護(hù)

機(jī)械設(shè)備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)識(shí)別不允許的、會(huì)造成危險(xiǎn)狀態(tài)的速度偏差。當(dāng)達(dá)到規(guī)定的速度偏差值時(shí)，應(yīng)及時(shí)切斷驅(qū)動(dòng)裝置的電源，同時(shí)啟動(dòng)機(jī)械制動(dòng)。

速度偏差保護(hù)在設(shè)備編組運(yùn)行時(shí)有著重要的作用，在異步關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)中（相當(dāng)于安全型編組），組內(nèi)設(shè)備以復(fù)雜的速度、行程等參數(shù)組合運(yùn)行，操作的失誤將導(dǎo)致場景及設(shè)備碰撞或損壞等危險(xiǎn)情況。因此，控制系統(tǒng)必須高速監(jiān)控組中所有運(yùn)行設(shè)備的速度和位置，當(dāng)組中的任一設(shè)備沒有按照預(yù)設(shè)定或計(jì)算出的速度曲線運(yùn)行，或者速度或位置偏差超出了允許的誤差范圍時(shí)，系統(tǒng)必須立即停止組內(nèi)所有設(shè)備的運(yùn)行，系統(tǒng)發(fā)出的停止命令應(yīng)該是緊急停機(jī)命令（EMS），以免損壞場景和發(fā)生危險(xiǎn)情況。所以，在有異步關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)（安全型編組）要求的場合，速度偏差保護(hù)理應(yīng)在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)予以體現(xiàn)。

2.4 關(guān)于超行程（緊急限位）開關(guān)

在行程開關(guān)失效時(shí)，超行程（緊急限位）開關(guān)應(yīng)停止設(shè)備的運(yùn)行，此時(shí)的停機(jī)是緊急停機(jī)。對(duì)采用固定緩沖限位的液壓缸，不需要超行程開關(guān)。在條件允許時(shí)，超行程（緊急限位）開關(guān)應(yīng)優(yōu)先選用機(jī)械式直碰限位開關(guān)。

緊急限位開關(guān)的緊急停機(jī)功能，應(yīng)是0類停機(jī)。

緊急限位開關(guān)的位置，應(yīng)使設(shè)備以最大速度運(yùn)行并考慮了相關(guān)系統(tǒng)的延時(shí)、設(shè)備的慣性等因素，在與固定結(jié)構(gòu)（如柵頂、絲杠軸端）碰撞之前安全的停止。

緊急限位開關(guān)的動(dòng)作應(yīng)基于閉路斷開的原則。對(duì)摩擦傳動(dòng)系統(tǒng)，緊急限位開關(guān)必須由設(shè)備的運(yùn)動(dòng)部件直接觸發(fā)。

允許使用安全水平與機(jī)械緊急限位開關(guān)相當(dāng)?shù)碾娮悠骷蜓b置代替機(jī)械式直碰緊急限位開關(guān)。

當(dāng)緊急限位開關(guān)激發(fā)時(shí)，機(jī)械設(shè)備應(yīng)通過兩個(gè)互相獨(dú)立控制的制動(dòng)器停止。

對(duì)可變行程的機(jī)械，可在各相應(yīng)行程范圍設(shè)置緊急限位（軟件設(shè)置的軟限位）開關(guān)。

必須能辨別是那臺(tái)設(shè)備的緊急限位開關(guān)激發(fā)導(dǎo)致了設(shè)備（或設(shè)備組）運(yùn)行的停止。

2.5 關(guān)于承載傳動(dòng)件松弛（松繩或欠載）保護(hù)開關(guān)

在使用鋼絲繩、鏈、帶等撓性元件作為承載件的傳動(dòng)件的提升機(jī)械設(shè)備上，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)開關(guān)，如吊桿卷揚(yáng)機(jī)的松繩保護(hù)開關(guān)，在低載荷（承載傳動(dòng)件松弛時(shí)）狀態(tài)下使設(shè)備在其運(yùn)動(dòng)方向停止。下次啟動(dòng)時(shí)，向相反方向的運(yùn)動(dòng)才是允許的。

松繩保護(hù)開關(guān)在設(shè)計(jì)上存在的問題是：由于松繩保護(hù)開關(guān)的位置和結(jié)構(gòu)，在發(fā)生松繩時(shí)開關(guān)根本不起作用，因?yàn)殇摻z繩在遠(yuǎn)端的松弛不會(huì)傳導(dǎo)至安裝于卷筒近側(cè)的松繩保護(hù)開關(guān)并使之動(dòng)作。驗(yàn)收測試時(shí)，常用短路的辦法使松繩保護(hù)開關(guān)激發(fā)，設(shè)備雖然停止，但設(shè)備在下次啟動(dòng)時(shí)仍能繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，而該方向的運(yùn)動(dòng)可能使已經(jīng)存在的危險(xiǎn)擴(kuò)大；松繩保護(hù)開關(guān)與跳槽保護(hù)開關(guān)采用同一結(jié)構(gòu)，也是極不合理的設(shè)計(jì)。

2.6 關(guān)于跳槽（疊繩）保護(hù)開關(guān)

在鋼絲繩與卷筒的偏角符合規(guī)定時(shí)， 鋼絲繩不會(huì)跳槽，也不需要跳槽保護(hù)開關(guān)。只有在鋼絲繩與卷筒的偏角不符合規(guī)定時(shí)，鋼絲繩才可能會(huì)跳槽，此時(shí)可設(shè)置排繩器使之符合規(guī)定或設(shè)置跳槽保護(hù)開關(guān)，國外多數(shù)采用前者。國家大劇院的招標(biāo)文中介紹了跳槽（有些文件稱為亂繩，其實(shí)不妥）保護(hù)和跳槽保護(hù)開關(guān)的概念，但在一定意義上此概念被濫用：在不需設(shè)置跳槽保護(hù)開關(guān)的地方設(shè)置跳槽保護(hù)開關(guān)；用導(dǎo)電板或壓輪控制間隙的辦法成為大多數(shù)跳槽保護(hù)開關(guān)的結(jié)構(gòu)形式，而且經(jīng)常把跳槽保護(hù)開關(guān)和松繩保護(hù)開關(guān)在結(jié)構(gòu)上合二為一。用一套機(jī)構(gòu)做兩個(gè)開關(guān)，實(shí)際上這是個(gè)錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)。

當(dāng)鋼絲繩發(fā)生跳槽時(shí)、跳槽保護(hù)開關(guān)激發(fā)，設(shè)備在其運(yùn)動(dòng)方向停止，下次啟動(dòng)時(shí)，允許設(shè)備運(yùn)動(dòng)的方向是放繩而不是繼續(xù)向卷筒上卷繩。但當(dāng)欠載情況發(fā)生、松繩保護(hù)開關(guān)激發(fā)時(shí)，設(shè)備在其運(yùn)動(dòng)方向停止，下次啟動(dòng)時(shí)，允許設(shè)備運(yùn)動(dòng)的方向是向卷筒上卷繩而不是繼續(xù)放繩。這兩個(gè)完全相反的動(dòng)作，控制系統(tǒng)并不能辨別，也就無法確定保護(hù)開關(guān)激發(fā)后設(shè)備再次啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)作方向，容易產(chǎn)生誤動(dòng)作，無法防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

在奧地利、德國等國外標(biāo)準(zhǔn)中，看不到關(guān)于跳槽保護(hù)開關(guān)的描述，但在實(shí)際運(yùn)用中，跳槽保護(hù)開關(guān)和松繩保護(hù)開關(guān)是完全獨(dú)立的兩個(gè)裝置。在英國舞臺(tái)技術(shù)咨詢公司為巴塞羅那劇院所作的標(biāo)書中提出了此概念，在中國由國家大劇院招標(biāo)文件的擴(kuò)散而流傳，但在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上又沒有和松繩保護(hù)開關(guān)進(jìn)行區(qū)分。筆者建議：首先從設(shè)計(jì)上確保鋼絲繩與卷筒的偏角符合規(guī)范要求，或采取如排繩器、移動(dòng)式卷筒、移動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)等必要的技術(shù)措施，從根本上杜絕跳槽或疊繩現(xiàn)象的發(fā)生；也可采取輔助的壓繩輥，不再使用跳槽保護(hù)開關(guān)。

2.7 升降臺(tái)防剪切開關(guān)

升降臺(tái)的防剪切開關(guān)是個(gè)非常重要的安全設(shè)施，全面了解它的功能并進(jìn)行控制設(shè)計(jì)，才能保證這一設(shè)施起到作用。

（1）升降臺(tái)產(chǎn)生剪切的危險(xiǎn)狀態(tài)

a.運(yùn)動(dòng)的升降臺(tái)（或升降臺(tái)組）與靜止臺(tái)之間產(chǎn)生的剪切：升降臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，安裝在靜止臺(tái)上的防剪切開關(guān)被激發(fā)；升降臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，安裝在運(yùn)動(dòng)臺(tái)上的防剪切開關(guān)被激發(fā)。防剪切開關(guān)激發(fā)后，升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)停止，下次啟動(dòng)時(shí)，只有反方向的運(yùn)動(dòng)才被允許。

b.同向運(yùn)動(dòng)的兩升降臺(tái)之間由追越產(chǎn)生的剪切：同向運(yùn)動(dòng)的兩升降臺(tái)，當(dāng)后臺(tái)的設(shè)定速度大于前臺(tái)時(shí)，在規(guī)定的行程內(nèi)可能會(huì)產(chǎn)生后臺(tái)追越前臺(tái)的現(xiàn)象并由此發(fā)生剪切危險(xiǎn)。升降臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，安裝在被追越臺(tái)上的防剪切開關(guān)被激發(fā)；升降臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，安裝在追越臺(tái)上的防剪切開關(guān)被激發(fā)。防剪切開關(guān)激發(fā)后，追越升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)停止，而被追越升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)繼續(xù)。追越升降臺(tái)的下次啟動(dòng)只有在相反方向的運(yùn)動(dòng)才是允許的。

c.相向運(yùn)動(dòng)的兩升降臺(tái)之間產(chǎn)生的剪切：兩相鄰的升降臺(tái)作相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，容易產(chǎn)生剪切危險(xiǎn)。此時(shí)，安裝于下降升降臺(tái)上的防剪切開關(guān)被激發(fā)。防剪切開關(guān)激發(fā)后，兩升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)均在其運(yùn)動(dòng)方向上停止。兩升降臺(tái)的下次啟動(dòng)只有在相反方向才是允許的。在兩相鄰的升降臺(tái)作相向運(yùn)動(dòng)的場合，要特別注意速度值的設(shè)定。通常，防剪切開關(guān)本身的允許行程都是按額定速度、考慮了各傳遞環(huán)節(jié)的反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)的，因此，兩相鄰升降臺(tái)作相向運(yùn)動(dòng)的速度和的絕對(duì)值不應(yīng)大于單臺(tái)設(shè)備的額定速度。

（2）升降臺(tái)的防剪切設(shè)計(jì)

升降臺(tái)產(chǎn)生剪切危險(xiǎn)的上述三種情況和針對(duì)三種情況的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，德國及西歐的舞臺(tái)機(jī)械制造商做得很好，能做出針對(duì)性的設(shè)計(jì)。應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，這方面國內(nèi)與國外相比還有較大差距。例如：在國內(nèi)，在第一種情況防剪切開關(guān)激發(fā)后，升降臺(tái)的下次啟動(dòng)仍可以繼續(xù)向原方向運(yùn)動(dòng)，使已存在的危險(xiǎn)擴(kuò)大而不是減小。其他兩種情況目前還未在具體設(shè)計(jì)中體現(xiàn)。

2.8 側(cè)車臺(tái)防擠壓（碰撞）開關(guān)

由于側(cè)車臺(tái)結(jié)構(gòu)的特殊性，在車臺(tái)兩端設(shè)置防擠壓（碰撞）開關(guān)的有效性一直受到懷疑，設(shè)不設(shè)也一直存在爭論。事實(shí)上，歐洲國家的劇院里使用的側(cè)車臺(tái)也沒有這一裝置。

在歐洲的劇院里，主要靠操作人員能目視機(jī)械（包括側(cè)車臺(tái)）運(yùn)動(dòng)的全行程來達(dá)到舞臺(tái)設(shè)備安全運(yùn)行的，不能目視監(jiān)測設(shè)備運(yùn)動(dòng)全行程時(shí)，現(xiàn)場要有另一操作人員指示或安設(shè)運(yùn)行確認(rèn)按鈕。這是一條成功的經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)已經(jīng)發(fā)生過的事故都是有悖這項(xiàng)基本常識(shí)造成的。包括行政和技術(shù)在內(nèi)的管理，是杜絕事故發(fā)生的重要手段。

少數(shù)單位設(shè)計(jì)并安裝了側(cè)車臺(tái)防擠壓（碰撞）開關(guān)，但達(dá)不到完全保護(hù)人員或物品安全的目的，原因是：開關(guān)只能由特定形狀的障礙物激發(fā)，如面對(duì)側(cè)臺(tái)的人腳可以激發(fā)，而背對(duì)側(cè)臺(tái)的人腿和其他形狀的物體則無法激發(fā)；安全開關(guān)都是急停開關(guān)，和防剪切開關(guān)一樣，從開關(guān)被激發(fā)到設(shè)備完全停止，由于信號(hào)的傳遞需要時(shí)間，設(shè)備的慣性使從制動(dòng)開始到設(shè)備完全停止需要一定的時(shí)間和一段制動(dòng)距離，在這個(gè)距離內(nèi)不可能對(duì)人或物提供有效的保護(hù)；現(xiàn)有的開關(guān)控制設(shè)計(jì)沒有遵循激發(fā)后的第一次啟動(dòng)只能向減小傷害的方向運(yùn)動(dòng)的原則，防擠壓（碰撞）開關(guān)動(dòng)作并停車了，但是下次啟動(dòng)還能向原產(chǎn)生傷害的方向繼續(xù)運(yùn)動(dòng)（意味著使已經(jīng)產(chǎn)生的傷害擴(kuò)大），增加了誤操作的可能。

在國家大劇院歌劇院關(guān)于側(cè)車臺(tái)防擠壓（碰撞）開關(guān)的技術(shù)討論中，三菱公司曾提出過使用紅外線、激光等探測技術(shù)，但在舞臺(tái)演出條件下，人造雪花、煙霧等的應(yīng)用使產(chǎn)生誤動(dòng)作的可能性增大，方案被否定。筆者認(rèn)為，在有效、成熟技術(shù)尚未完善前，還是以健全的管理作為保障安全的根本措施，暫時(shí)不要華而不實(shí)的裝置為好。

2.9 超過額定速度時(shí)的防護(hù)

在故障情況下，當(dāng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)裝置的速度超過額定速度并達(dá)到1.25倍（德國標(biāo)準(zhǔn)值，奧地利標(biāo)準(zhǔn)為1.2倍）額定速度時(shí)，設(shè)備必須立即停止。

要達(dá)到這條規(guī)定存在一些困難，國內(nèi)設(shè)計(jì)、設(shè)置該裝置的不多。需要認(rèn)真研究在何種情況下必須設(shè)置此裝置，比如，在特別重要的應(yīng)用場合，從電動(dòng)機(jī)到卷筒間任意零件的破壞，可能因失速造成嚴(yán)重事故，必須在卷筒上加設(shè)制動(dòng)器，以保持載荷不會(huì)下落傷人。

2.10 超過同步誤差時(shí)的防護(hù)

在設(shè)備的同步關(guān)聯(lián)編組（或鎖定型編組）運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)任一設(shè)備的速度和位置超出允許誤差范圍即超出規(guī)定的同步誤差時(shí)，系統(tǒng)必須停止所有設(shè)備的運(yùn)行，系統(tǒng)發(fā)出緊急停機(jī)命令（EMS），以避免危險(xiǎn)情況發(fā)生。系統(tǒng)應(yīng)能識(shí)別是那臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行超出了允許誤差。有同步編組運(yùn)行要求的設(shè)備，在載荷和制動(dòng)器之間不允許使用離合器。

關(guān)于超過同步誤差時(shí)的防護(hù)，雖然標(biāo)準(zhǔn)都有規(guī)定，但在筆者參加驗(yàn)收的劇院（包括國外設(shè)計(jì)與供貨的劇院）中均未設(shè)置。應(yīng)該進(jìn)行研究，如何設(shè)置。

2.11 設(shè)備連鎖

容易產(chǎn)生危險(xiǎn)又相互關(guān)聯(lián)的設(shè)備，屬于異步關(guān)聯(lián)（連鎖性）編組，它們只能按一定的連鎖關(guān)系運(yùn)動(dòng)。不滿足連鎖關(guān)系，設(shè)備不能運(yùn)動(dòng)，以免發(fā)生危險(xiǎn)。

國內(nèi)設(shè)計(jì)多數(shù)設(shè)備連鎖關(guān)系如側(cè)車臺(tái)與輔助升降臺(tái)、主升降臺(tái)的連鎖運(yùn)動(dòng)，車載轉(zhuǎn)臺(tái)與輔助升降臺(tái)、主升降臺(tái)的連鎖運(yùn)動(dòng)，防護(hù)門、鎖緊裝置與主升降臺(tái)的連鎖運(yùn)動(dòng)等都能滿足要求。但進(jìn)出樂池的門與樂池升降臺(tái)的連鎖關(guān)系，因牽扯到建筑和設(shè)備兩個(gè)專業(yè)的分工與協(xié)調(diào)，多數(shù)劇院沒有滿足；演員升降小車與演員活門的連鎖，多數(shù)劇院也沒有滿足，這是今后需要改進(jìn)的。

3 小結(jié)

（1）舞臺(tái)機(jī)械工程的驗(yàn)收工作是一項(xiàng)非常嚴(yán)肅、需要認(rèn)真對(duì)待的工作。自從行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)WH 27-2007頒布以來，各地劇院舞臺(tái)機(jī)械工程的驗(yàn)收工作已經(jīng)有了很大改進(jìn)，但由于時(shí)間安排過短（一般1～2天），事前準(zhǔn)備不充分（如參加驗(yàn)收人員對(duì)工程的了解不全不細(xì)、承包方提出的驗(yàn)收大綱過于簡單、驗(yàn)收組的驗(yàn)收工作細(xì)則不具體等）等原因，仍需提高。

（2）機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前提是正確理解各種安全功能。

（3）筆者認(rèn)為：應(yīng)根據(jù)具體情況和演出需要設(shè)置安全裝置，而不是千篇一律地將上述裝置全部設(shè)置。具體情況主要是指劇場的性質(zhì)（主要演出劇種、駐團(tuán)或不駐團(tuán)、傳統(tǒng)劇場或旅游劇場等）、經(jīng)營模式（演保留劇目或自創(chuàng)劇目、接待外來劇團(tuán)輪換演出、單劇目長期演出等）及其他因素。

a.在眾多的安全裝置中，行程開關(guān)和超行程（又稱緊急限位）開關(guān)是最基本的安全裝置，在任何情況下每臺(tái)設(shè)備必須具備。

b.采用卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)備松繩保護(hù)開關(guān)是必不可少的。

c.盡量從設(shè)備配置上或設(shè)備機(jī)構(gòu)上（如排繩器、卷筒或卷揚(yáng)機(jī)移動(dòng)等）解決鋼絲繩與卷筒的偏角不符合設(shè)計(jì)規(guī)范的問題，盡量避免設(shè)置跳槽（疊繩）保護(hù)開關(guān)，必須設(shè)置時(shí)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置，不可將松繩保護(hù)開關(guān)與跳槽（疊繩）保護(hù)開關(guān)合二為一。

d.升降臺(tái)的防剪切開關(guān)是必備的，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到可能產(chǎn)生剪切危險(xiǎn)的各種情況。

e.參考當(dāng)前國外設(shè)備的配置情況，側(cè)車臺(tái)可以不設(shè)防撞（擠壓）開關(guān)，而以嚴(yán)格的操作規(guī)程和管理手段進(jìn)行操作，保證設(shè)備安全運(yùn)行。

f.對(duì)駐團(tuán)并演出歌劇、舞劇為主的劇場，場景設(shè)置復(fù)雜，經(jīng)常使用異步關(guān)聯(lián)（安全型）設(shè)備編組，必須設(shè)置速度誤差保護(hù)回路。而不使用異步關(guān)聯(lián)（安全型）設(shè)備編組的劇場，不需要設(shè)置速度誤差保護(hù)回路。

g.在所有有同步要求的場合，均要設(shè)置同步誤差保護(hù)回路，不然，就失去了同步運(yùn)行的意義。

h.過載保護(hù)是一項(xiàng)重要的安全功能，但保護(hù)的手段和精度要求應(yīng)有所差別。

i.作為一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，主要設(shè)備設(shè)備的停位誤差仍須提出要求。

j.設(shè)備內(nèi)部各機(jī)構(gòu)或設(shè)備組的連鎖是保證安全運(yùn)行必不可少的。

k.維修開關(guān)也稱為設(shè)備就地操作開關(guān)，是保護(hù)維修人員人身安全的重要裝置，每臺(tái)設(shè)備都應(yīng)有維修開關(guān)。

以上心得體會(huì)不一定正確，特提出來與同行探討，謬誤之處恭請指正。

[1] WH/T27-2007 舞臺(tái)機(jī)械 驗(yàn)收檢測程序

[2] DIN 56950 Entertainment Machinery installations Safety requirements and testing

[3] ONORM M9630-1 Mechanical equipment on stages General

[4] ONORM M9630-2 Mechanical equipment on stages Upper stage

[5] ONORM M9630-3 Mechanical equipment on stages Lower stage

[6] ONORM M9630-4 Mechanical equipment on stages Mechanical devices for fi re safety

[7] 段慧文.舞臺(tái)機(jī)械的安全性、可靠性與安全防護(hù)裝置.演藝設(shè)備與科技，2006（6）

[8] 段慧文.舞臺(tái)機(jī)械的試驗(yàn)與驗(yàn)收.演藝器材資訊，2003（4）