張晶晶,饒紫卿
(1.中國傳媒大學(xué) 信息工程學(xué)院,北京 100024;2.國家大劇院 舞臺(tái)技術(shù)部,北京 100031)
國家大劇院歌劇院舞臺(tái)機(jī)械噪聲檢測
張晶晶1,饒紫卿2
(1.中國傳媒大學(xué) 信息工程學(xué)院,北京 100024;2.國家大劇院 舞臺(tái)技術(shù)部,北京 100031)
介紹國家大劇院歌劇院舞臺(tái)機(jī)械最終驗(yàn)收測試(FAT)中的噪聲測試內(nèi)容,并在舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備使用三年后再次進(jìn)行了噪聲檢測,對測試結(jié)果進(jìn)行了分析評價(jià)。
國家大劇院;歌劇院;舞臺(tái)機(jī)械;噪聲;檢測
舞臺(tái)機(jī)械作為實(shí)現(xiàn)演出效果的載體之一,是現(xiàn)代劇場的重要組成部分。由電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器、離合器及各種機(jī)械傳動(dòng)部件構(gòu)成的機(jī)械設(shè)備,在運(yùn)轉(zhuǎn)和運(yùn)行過程中是劇場內(nèi)的主要噪聲源之一。劇場可以讓人們在室內(nèi)感受到比戶外更豐富動(dòng)人的聲音效果,作為頻繁參與演出的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備,過大的噪聲不可避免地影響到觀眾欣賞演出。因此,舞臺(tái)機(jī)械噪聲檢測不僅是舞臺(tái)機(jī)械最終驗(yàn)收程序中一項(xiàng)重要的工作,也是劇場音質(zhì)評價(jià)的一個(gè)重要部分。
國家大劇院歌劇院舞臺(tái)機(jī)械項(xiàng)目是由日本三菱重工承擔(dān)完成的,工程完工時(shí),噪聲檢測作為舞臺(tái)機(jī)械最終驗(yàn)收的主要內(nèi)容之一,進(jìn)行了非常嚴(yán)謹(jǐn)、周密的計(jì)劃,下文詳細(xì)介紹歌劇院舞臺(tái)機(jī)械噪聲檢測方案及過程。
2.1 合同要求
合同中對臺(tái)上、臺(tái)下設(shè)備噪聲要求如表1所示。
需要說明的是,業(yè)主與設(shè)備廠家的合同簽訂是在2001年,制訂上述要求時(shí)選擇了經(jīng)常參與演出的設(shè)備,噪聲指標(biāo)參照了當(dāng)時(shí)國際上最新建的劇場舞臺(tái)機(jī)械招標(biāo)文件中的數(shù)據(jù),有西班牙巴塞羅那劇院、新加坡濱海劇院等劇場。在劇場噪聲限值方面的標(biāo)準(zhǔn),國內(nèi)只有JGJ 57-2000《劇場建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》中提到,但僅有在觀眾席的幾個(gè)指標(biāo)。因此,用“有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)”含糊地包含了,到設(shè)備驗(yàn)收檢測時(shí)再挖掘和參照相關(guān)的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)。
表1 合同規(guī)定噪聲級
2.2 噪聲檢測概要
測試標(biāo)準(zhǔn):ISO 1996-1《聲學(xué)-環(huán)境噪音描述、測量和評估 第1部分:基礎(chǔ)數(shù)量和評估程序》、JIS C1502《普通噪聲計(jì)》。
測試對象:所有種類的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備。
測試儀器:普通型噪聲測試儀NA29型(制造廠家:日本RION株式會(huì)社)。
2.3 噪聲檢測方案
降低舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備噪聲的最終目的是減少演出時(shí)噪聲對觀眾的影響,按照合同規(guī)定需分別對舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行機(jī)旁和觀眾席噪聲測試。機(jī)旁噪聲測試是設(shè)備本身加工、制造、安裝性能評價(jià)的重要指標(biāo),是觀眾席噪聲測試指標(biāo)的基礎(chǔ)條件,觀眾席噪聲測試是對舞臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)整體指標(biāo)的最終評價(jià)。
2.3.1 機(jī)旁噪聲測試
(1)測試地點(diǎn)
進(jìn)行機(jī)旁噪聲測試時(shí),選擇在被測設(shè)備的高噪聲組件旁進(jìn)行,具體測試地點(diǎn)如表2所示。
(2)測試所需條件
設(shè)備測試噪聲時(shí)所需條件為:使用吸聲率為0.3的材料對設(shè)備基坑周圍的吸聲施工完成;基坑、卷揚(yáng)機(jī)房內(nèi)的背景噪聲要求在55 dB(A)以下;舞臺(tái)面的背景噪聲要求在40 dB(A)以下。
2.3.2 觀眾席噪聲測試
(1)測試地點(diǎn)
對臺(tái)上、臺(tái)下設(shè)備實(shí)施噪聲測試,均在觀眾席最前排中部、高度約為1.5 m的位置。
表2 機(jī)旁噪聲測試地點(diǎn)
表3 測量結(jié)果修正表
(2)測試條件
合同中規(guī)定的背景噪聲是25 dB(A)以內(nèi),考慮到噪聲測試階段現(xiàn)場實(shí)際情況,經(jīng)過協(xié)商將背景噪聲調(diào)整為35 dB(A),其他測試的條件是:舞臺(tái)上25%的吊桿上吊掛幕布,大幕開啟,側(cè)臺(tái)和后臺(tái)隔聲門關(guān)閉。
機(jī)械運(yùn)行條件:臺(tái)上設(shè)備:100%速度,空載進(jìn)行測試;臺(tái)下設(shè)備:100%速度,空載進(jìn)行測試。
2.3.3 噪聲測試數(shù)據(jù)取值方式
除去設(shè)備運(yùn)動(dòng)的加減速區(qū)域,取定速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下5 s內(nèi)的噪聲值。測量單臺(tái)設(shè)備運(yùn)動(dòng)時(shí)的噪聲值。設(shè)備聯(lián)動(dòng)的情況不太確定,無法確切得規(guī)定噪聲指標(biāo),因此,不對多臺(tái)設(shè)備同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)的噪聲進(jìn)行測試。
2.4 噪聲測試結(jié)果及分析
從以下幾個(gè)方面對國家大劇院歌劇院舞臺(tái)機(jī)械噪聲測試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
2.4.1 背景噪聲
背景噪聲是指除被測噪聲源(這里的被測噪聲源是被測舞臺(tái)機(jī)械)以外的其他聲源發(fā)出的噪聲總和。在舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備噪聲測試中,實(shí)際測得的舞臺(tái)機(jī)械噪聲,往往不止是舞臺(tái)機(jī)械本身的噪聲,還有其他噪聲源(即背景噪聲),背景噪聲與實(shí)測舞臺(tái)機(jī)械噪聲的差值越大,對測量結(jié)果的影響越小。因此,對背景噪聲的檢測和限值的規(guī)定,其目的是避免背景噪聲對測量結(jié)果的影響,保證測量結(jié)果有效。
背景噪聲對被測噪聲源測量值的影響在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)書籍中有介紹,比如對常用的II精度聲級計(jì)測量的噪聲來說:
(1)當(dāng)噪聲值與背景噪聲值相差不小于10 dB(A)時(shí),噪聲測量值不做修正。
(2)當(dāng)噪聲值與背景噪聲值相差在3 dB(A)~ 10 dB(A)之間時(shí),將其差值取整后,把所測噪聲值按表3進(jìn)行修正。
(3)當(dāng)噪聲值與背景噪聲值相差小于3 dB(A)時(shí),主要是背景噪聲在起作用,在采取措施降低背景噪聲后,再按照前兩種方式修正。
歌劇院舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行噪聲檢測時(shí),觀眾席背景噪聲要求不超過35 dB(A),基坑、卷揚(yáng)機(jī)房內(nèi)的背景噪聲在55 dB(A)以下,舞臺(tái)面的背景噪聲在40 dB(A)以下。
2.4.2 關(guān)于背景噪聲限值
為保證測量結(jié)果有效,背景噪聲的聲級值應(yīng)比被測噪聲源聲級值低10dB(A)以上,由此可知,機(jī)旁噪聲測量值通常在60 dB(A)以上,現(xiàn)場背景噪聲低于50 dB(A)即可保證測量結(jié)果有效,無須修正。對于少數(shù)噪聲級偏小的設(shè)備,可根據(jù)實(shí)際情況對現(xiàn)場背景噪聲做出要求。
而對于觀眾席噪聲的測量,在實(shí)際中,當(dāng)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)等演出設(shè)備開啟時(shí),現(xiàn)場的背景噪聲通常在30 dB(A)上下,無法達(dá)到合同中最初的要求??筛鶕?jù)實(shí)際情況確定背景噪聲指標(biāo)。如果被測機(jī)械設(shè)備噪聲級非常低,所測噪聲值與背景噪聲值相差很小,可根據(jù)表3進(jìn)行修正,當(dāng)差值小于3 dB(A)時(shí),可認(rèn)為主要是背景噪聲在起作用,控制噪聲應(yīng)當(dāng)從環(huán)境的角度考慮。
2.4.3 隔聲罩
廠家和業(yè)主在對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行機(jī)旁噪聲測量時(shí)發(fā)現(xiàn),主舞臺(tái)升降臺(tái)、樂池升降臺(tái)、軟景庫升降臺(tái)噪聲不能達(dá)到合同的要求,測試數(shù)據(jù)如表4所示。噪聲過大的主要原因分析如下:
(1)此三類設(shè)備的電動(dòng)機(jī)功率分別為:樂池升降臺(tái)55 kW,主舞臺(tái)升降臺(tái)132 kW,軟景庫升降臺(tái)為 22 kW,大功率電動(dòng)機(jī)通常自身噪聲值就高。
(2)樂池升降臺(tái)、軟景庫升降臺(tái)均采用大螺旋驅(qū)動(dòng),主舞臺(tái)升降臺(tái)為鏈條驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)方式?jīng)Q定了這三類設(shè)備機(jī)旁的機(jī)械噪聲值大,如:大螺旋驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)旁1 m處噪聲值為79 dB(A)。
(3)檢測時(shí)基坑墻面只安裝了部分吸聲板,未處理的墻面造成的聲反射,從一定程度上放大了機(jī)旁噪聲值。
考慮到這三類設(shè)備本身的機(jī)械特性,經(jīng)過綜合考慮后,設(shè)備廠家為驅(qū)動(dòng)裝置安裝了可拆卸隔聲罩,經(jīng)測試證明此方式能在一定程度上降低這三類設(shè)備的噪聲值。因?yàn)樵谑┕るA段,基坑內(nèi)并沒有做必要的吸聲處理,廠方認(rèn)為在采取全部措施后,這三類設(shè)備的噪聲值可以達(dá)到合同規(guī)定指標(biāo)。表5為驗(yàn)收時(shí)廠方總結(jié)的三類設(shè)備的現(xiàn)有噪聲和預(yù)期值。
2.4.4 關(guān)于隔聲罩問題
如圖1所示,驅(qū)動(dòng)裝置在安裝了隔聲罩以后,這三類設(shè)備的機(jī)旁噪聲值均有所下降,并接近合同指標(biāo)。不用隔聲罩時(shí),在觀眾席測量的這些設(shè)備噪聲也基本達(dá)標(biāo)。
由于測量時(shí)舞臺(tái)上沒有吊掛幕布、內(nèi)飾沒有安裝,實(shí)際演出中觀眾席的噪聲值還會(huì)有所降低。驅(qū)動(dòng)裝置使用隔聲罩,一是增加了日后維護(hù)的難度和成本,二是對設(shè)備散熱不利,在驗(yàn)收后隔聲罩并沒有繼續(xù)使用。
不同的機(jī)械設(shè)備有其特定的機(jī)械屬性,一味追求低噪聲不合理也不現(xiàn)實(shí),在制定合同時(shí),對噪聲值的要求應(yīng)該多一些層次,不同類的設(shè)備不宜統(tǒng)一評定,也沒有必要為了達(dá)標(biāo)而采取臨時(shí)措施,一方面加大了工程投資,一方面也費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
2.4.5 速度、載荷與噪聲的關(guān)系
在現(xiàn)有與舞臺(tái)機(jī)械噪聲有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中,一般要求80%速度和80%載荷條件下進(jìn)行噪聲測試,但是80%載荷實(shí)現(xiàn)起來相對比較麻煩,而改變速度則相對比較容易。三菱公司在歌劇院進(jìn)行噪聲檢測時(shí),對電動(dòng)吊桿、軌道式單點(diǎn)吊機(jī)、自由單點(diǎn)吊機(jī)在80%速度、80%載荷和100%速度、0%載荷兩種情況下分別進(jìn)行了測試,測量結(jié)果如表6、表7所示。
表4 不加隔聲罩測試數(shù)據(jù)(單位:dB(A))
表5 加隔聲罩測試數(shù)據(jù)和預(yù)期值(單位:dB(A))
2.4.6 關(guān)于速度和載荷的要求
圖2為表中數(shù)據(jù)對比圖,圖中可見,兩種情況下的噪聲值非常接近,相差約2 dB(A)~ 3 dB(A)??紤]到檢測時(shí)候增加設(shè)備載荷相對比較困難,在檢測舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備噪聲時(shí),可考慮用100%速度和0%載荷條件來代替。而舞臺(tái)機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)載荷與速度對噪聲級的具體對應(yīng)關(guān)系,還需要進(jìn)一步研究。
2.4.7 其他檢測結(jié)果
表8和表9分別是部分直接參與演出的、比較有代表性的機(jī)械設(shè)備噪聲檢測結(jié)果。圖3為實(shí)測數(shù)據(jù)與合同規(guī)定值的對比圖,由圖可知,舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備機(jī)旁噪聲、觀眾席噪聲達(dá)到了合同規(guī)定的要求,尤其是各設(shè)備在觀眾席噪聲值都低于合同規(guī)定值。
表6 80%速度80%載荷時(shí)測試(單位:dB(A))
表7 100%速度0%載荷時(shí)測試(單位:dB(A))
表8 臺(tái)下設(shè)備噪聲測試結(jié)果(單位:dB(A))
表9 臺(tái)上設(shè)備噪聲測試結(jié)果(單位:dB(A))
上文給出了國家大劇院歌劇院驗(yàn)收時(shí)噪聲檢測內(nèi)容以及檢測結(jié)果。2009年~2010年期間,中國傳媒大學(xué)信息工程學(xué)院自動(dòng)化系(國家公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目“演藝場所舞臺(tái)機(jī)械噪聲檢測及控制標(biāo)準(zhǔn)研究”(No∶200810865))課題組研究制定了新的舞臺(tái)機(jī)械噪聲檢測方案,對國家大劇院歌劇院的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行了實(shí)地檢測。
3.1 歌劇院使用情況
歌劇院的主要演出形式為歌劇、舞劇、芭蕾舞劇以及大型歌舞劇,舞臺(tái)機(jī)械的配置需滿足演出中快速遷換布景的需要,具有推、拉、升、降的功能,兼有部分參與演出的功能,是演出中機(jī)械使用頻率較高的劇院。
歌劇院的演出頻度很高,據(jù)統(tǒng)計(jì),2 0 0 8年1月1日~2010年1月2日期間,就安排了123種劇目、381場演出,其中包括歌舞、芭蕾、音樂會(huì)、晚會(huì)、民族舞劇、京劇等各類演出。根據(jù)演出中機(jī)械使用情況的統(tǒng)計(jì),這里將舞臺(tái)機(jī)械分為三類。
(1)頻繁參與演出的機(jī)械:提升式大幕機(jī)、對開式大幕機(jī)、電動(dòng)吊桿、側(cè)舞臺(tái)車臺(tái)、主舞臺(tái)升降臺(tái)、后舞臺(tái)車臺(tái)等。
(2)不頻繁參與演出的機(jī)械:斜拉式大幕機(jī)、軌道單點(diǎn)吊機(jī)、樂池升降臺(tái)、燈光吊籠等。
(3)不直接參與演出的機(jī)械:燈光橋、側(cè)燈光吊桿等。
3.2 噪聲檢測方案
3.2.1 機(jī)旁噪聲測試
測量對象為所有舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備。測量時(shí),除被測機(jī)械外其他舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備關(guān)閉,測量現(xiàn)場的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)若無嚴(yán)重干擾可開啟,測量環(huán)境內(nèi)無其他明顯干擾噪聲。用精度為I級的聲級計(jì)在機(jī)械驅(qū)動(dòng)設(shè)備表面1 m處測量一個(gè)動(dòng)作周期內(nèi)的A聲級LA。被測設(shè)備為所有舞臺(tái)機(jī)械。為保證測量有效,測量前需先測背景噪聲。
3.2.2 觀眾席噪聲測試
考慮到不直接參與演出的設(shè)備在演出進(jìn)行過程中不會(huì)動(dòng)作,觀眾席測量對象選定為參與演出的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備。使用精度為I級的測量儀器,在觀眾席第一排中部座位距地面1.2 m(人坐下時(shí)耳朵離地的平均高度)處測量舞臺(tái)機(jī)械高速運(yùn)行下一個(gè)動(dòng)作周期內(nèi)的等效連續(xù)A聲級Leq。為保證噪聲測量有效,在對舞臺(tái)機(jī)械噪聲進(jìn)行測量前需先測背景噪聲。檢測環(huán)境應(yīng)模擬正常演出時(shí)設(shè)備的使用情況。即:演出場所無演出情況下,觀眾席安裝全部座椅,側(cè)舞臺(tái)和后臺(tái)(如果有)防火隔音門按演出時(shí)狀態(tài)開啟或關(guān)閉,大幕開啟,除舞臺(tái)機(jī)械外其他演出設(shè)備(包括冷暖空調(diào)通風(fēng)設(shè)備等)開啟。
3.3 噪聲檢測結(jié)果及分析
3.3.1 機(jī)旁噪聲檢測結(jié)果
目前國內(nèi)與舞臺(tái)機(jī)械噪聲相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范中僅對限值做了要求,并沒有規(guī)定測量方法和取值方法。如圖4所示,為電動(dòng)吊桿80%速度下降時(shí)測得的噪聲曲線圖,全程并非一個(gè)平穩(wěn)過程,如果取全程噪聲平均值、全程最大值、穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)平均值,所得到的結(jié)果均不相同。在驗(yàn)收測試中采用的是穩(wěn)定運(yùn)行5 s的噪聲值,筆者認(rèn)為這種方式比較合理,能較好地評價(jià)機(jī)械本身的運(yùn)行質(zhì)量。因此,三年后的測試中機(jī)旁噪聲數(shù)據(jù)采用這種方法取值。
因篇幅有限,在表10中僅列出直接參與演出、有代表性的機(jī)械設(shè)備噪聲測量數(shù)據(jù)。
機(jī)旁噪聲測試值均高于背景噪聲10 dB(A)以上,無需修正,可直接與三年前驗(yàn)收時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如圖5所示,與驗(yàn)收時(shí)噪聲測試值相比,部分設(shè)備三年后的測量數(shù)值略有增高,但是幅度不大。綜合考慮到此次測試中速度未全達(dá)到100%,可見,在這三年使用過程中,舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備運(yùn)營、維護(hù)情況良好。
3.3.2 觀眾席噪聲檢測結(jié)果
表11給出了觀眾席噪聲測試結(jié)果,因篇幅有限,僅列出代表性機(jī)械設(shè)備噪聲值。
表10 機(jī)旁噪聲測試結(jié)果(單位:dB(A))
表11 觀眾席噪聲測試(單位:dB(A))
觀眾席測得的舞臺(tái)機(jī)械噪聲值偏小,與背景噪聲的差值較小,通常小于10 dB(A),需要修訂后才能與三年前所測噪聲數(shù)據(jù)類比。因此,此處不做全面的比較。圖6僅給出了兩種噪聲級比較高的設(shè)備噪聲對比圖,由圖可知主舞臺(tái)升降臺(tái)噪聲值相差不大,但樂池升降臺(tái)的噪聲約下降了6 dB(A),在這三年間樂池升降臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置沒有大的改動(dòng),噪聲降低的原因與本次檢測時(shí)舞臺(tái)上吊掛幕布、三年間樂池升降臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置磨合、維護(hù)情況良好等原因有關(guān)。實(shí)際上,演出時(shí)機(jī)械設(shè)備最大運(yùn)行速度達(dá)不到100%,在演出過程中,舞臺(tái)機(jī)械噪聲值比測試值要更低一些。
本文概述了國家大劇院歌劇院驗(yàn)收時(shí)噪聲測試程序以及使用三年后的噪聲測試內(nèi)容,并對測試結(jié)果進(jìn)行了對比分析。按照GB/T 50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》、JGJ 57-2000《劇場建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》中對舞臺(tái)機(jī)械噪聲的要求:升降樂池運(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)。從測量結(jié)果來看,無論是驗(yàn)收時(shí)測量結(jié)果,還是使用三年后的機(jī)械噪聲級,國家大劇院歌劇院舞臺(tái)機(jī)械噪聲級遠(yuǎn)小于以上要求??梢?,作為國家頂級演出場所的國家大劇院,歌劇院中舞臺(tái)機(jī)械種類最多、代表性最強(qiáng),舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的裝備和維護(hù)保養(yǎng)水平不言而喻。同時(shí),文中所述檢測方案及檢測數(shù)據(jù)也為日后制定有關(guān)舞臺(tái)機(jī)械噪聲的檢測及控制標(biāo)準(zhǔn)提供了代表性依據(jù)。
(注:中國傳媒大學(xué)信息工程學(xué)院的蘇志斌、國家大劇院的厲宣浩參與了本文中的工作;國家大劇院的徐奇、中國傳媒大學(xué)信息工程學(xué)院的蔣偉、任慧指導(dǎo)了本文的寫作。)
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(編輯 潘 浪)
Noise Inspection of Stage Machinery for National Centre for the Performing Arts
ZHANG Jing-jing1, RAO Zi-qing2
(1. Information Engineering School, Communication University of China, Beijing 100024, China; 2. Stage Technology Department, National Centre for the Performing Arts, Beijing 100031, China)
Noise inspection of stage machinery for the fi nal inspection of National Centre for the Performing Arts was introduced. In addition, another inspection was done after 3 years, and the result has been evaluated as well.
National Centre for the Performing Arts; opera house; stage machinery; noise; inspection
10.3969/j.issn.1674-8239.2010.011.008