杜安坤，王海林，孔憲旺，張麗萍，吳繼軒，吳澗彤

（總裝備部工程設計研究總院，北京 100028）

1 環(huán)境和功能的適應性

世博中心位于緊鄰黃浦江的浦東濱江綠洲內(nèi)，上海世博會后將永久保留。世博中心所展現(xiàn)的是一個開放的城市空間，一個包容的城市“客廳”，整個世博中心東西長約400 m，南北寬約90 m，高約40 m，建筑總面積約142 000 m2，共設8層，地下1層、地上7層。世博中心以會議功能為主，按多功能要求設計。世博會期間，世博中心將作為世博會慶典活動、招待宴請和論壇活動的舉辦場所。世博會后，世博中心將轉型為國際一流會議中心，召開和舉辦高規(guī)格的大型國際性會議和活動。主題建筑由華東建筑設計院設計完成，舞臺機械是其中的重要組成部分。

世博中心舞臺機械和控制系統(tǒng)設計所體現(xiàn)的思想是：作為上海世博會主題“城市，讓生活更美好”的內(nèi)核， 貫穿“和諧”理念，以中華文化推崇“人際之和、天人之和、身心之和”，強調(diào)人與人、人與自然、建筑與人、建筑與環(huán)境的和諧共生；用舞臺，包括舞臺本身，來展現(xiàn)一個開放和包容的政治、文化及其人文的現(xiàn)代大都市環(huán)境。世博中心各廳、堂、館、室的舞臺機械的構建也相應地表現(xiàn)在“容”、“和”、“變”、“美”4個字的理念上。

“容”——有容乃大，以多樣性的舞臺機械展示開放的城市空間和包容的城市“客廳”的政治、文化的內(nèi)涵和現(xiàn)代大都市風貌；

“和”——呼應建筑的內(nèi)外風格，舞臺機械設備與場館的共榮共存的空間關系；

“變”——設備轉換是可持續(xù)發(fā)展的多功能需要，舞臺機械設備的功能與運動形態(tài)。

“美”——舞臺工藝、設備布置、設備變換運動的展示。

2 舞臺機械總體分布

完成舞臺機械的“容”、“和”、“變”、“美”，首先要進行的是功能區(qū)域的分割。其關鍵是把握多功能、多用途、前瞻性及其經(jīng)濟投入的尺度，在建筑結構、空間、音響混合等因素的條件框架內(nèi)，確定可轉換的設備群組的位置分布、變換形式和操控功能。

地面以上的內(nèi)部分區(qū)包括兩部分，西側為會展區(qū)，東側為中庭和會議區(qū)。東西區(qū)之間的通道是頂部相接的兩層連廊，連廊下部為挑空的視覺通廊，即東側區(qū)的中庭。

內(nèi)部空間主要由5大部分組成，包括4 000 m2的中央大廳，能容納2 600人的大會堂和能容納600 ~ 1 000人的政務廳，還有能供3 000人同時飲宴的宴會廳和7 200 m2的5 000人多功能廳等，分別被命名為綠廳、紅廳、藍廳、金廳和銀廳。除中央大廳，其他各廳均需要配置舞臺機械設備。

西側的會展區(qū)東西長約216 m，南北寬約90 m，其中：會展區(qū)1 ~ 4層的大空間為多功能廳，內(nèi)部設置了伸縮式的舞臺，兼顧會議與演出功能，各種吊掛設備分布在設備轉換層之上；會展區(qū)的5 ~ 6層為宴會廳。各種吊掛設備分布在設備轉換層之上。

東側的中庭和會議區(qū)東西長約180 m，南北寬約90 m。會議區(qū)的1 ~ 3層的大空間為會議廳，設有臺上、臺下舞臺機械和伸縮臺口；會議區(qū)的4 ~ 6層為政務廳，也是國際會議廳。各種吊掛設備分布在設備轉換層之上。

3 方案策劃的主旨

“容”、“和”、“變”、“美”的量化深度，是實施方案和設計的主要目標。在現(xiàn)有的相關標準規(guī)范下，既要做大，又要做細，既要有現(xiàn)代開放城市文化的內(nèi)涵，又要有克服審美疲勞的創(chuàng)新突破。演藝設備服務于舞臺表演藝術，只有技術裝備滿足不斷推陳出新的文化藝術，才會被賦予生命，才會讓生鐵熟銅閃耀出燦爛的藝術光輝。

世博四大核心功能場館均配置了舞臺機械系統(tǒng)。設備分布呈現(xiàn)出一下特點：

（1）工藝布置面廣、分布距離大，操作工位多且操作多樣性，必須有更高的安全保證。

（2）同步編組設備多，包括了調(diào)速、定速設備。

（3）面對空間大的靈活組態(tài)，要求操作設備具有多點位布置的兼容一致性。

（4）伸縮臺口賦予場館建筑可變的創(chuàng)意。

（5）設備結構宏大，安全第一，功能和質量并重的要求更高。

（6）追求舞臺設備形體美和運動美。

4 大會堂舞臺建設

大會堂是世博中心的核心空間，其功能為召開大型會議并兼顧綜藝演出。

大會堂既繼承了上海市中心靜安區(qū)展覽中心具有俄羅斯古典主義建筑風格的多功能會議中心的特點，又被賦予了更多的功能和現(xiàn)代氣息，透露著恢宏、壯麗、民主、開放、包容、繼承、持續(xù)發(fā)展的大都市風尚，只是不見了東正教堂的宗教色彩。布置有現(xiàn)代壯觀大氣的舞臺機械、電聲、燈光和多媒體設備。內(nèi)部各個廳堂的裝修既涵蓋了與外灘的希臘、羅馬、歌德式的唯美主義印記，又具有綠色、環(huán)保、節(jié)能等與時俱進的時代精神，綜合展示了上海地方的人文特色。

4.1 舞臺建設思想

4.2 舞臺建筑機構基本尺寸

主舞臺臺口寬約42 m，高約21 m，深18.35 m；后舞臺臺口寬約1 8m，高約14 m，深4.35 m；總體縱深22.5 m；舞臺面標高+1 m；為超寬、超高的舞臺。

4.3 體大載重的舞臺機械設備組成

見表1。

表1 大會堂舞臺機械設備參數(shù)

4.4 伸縮臺口

伸縮臺口是一廳多用和多功能舞臺的關鍵。由固定門架、伸縮門架（1 ~ 4片）、地面導軌、下部驅動等組成。結構經(jīng)過計算機仿真計算。

固定門架位于臺口兩側呈拱狀，與觀眾廳過渡銜接。在舞臺演出狀態(tài)下, 自外向內(nèi)1 ~ 4片伸縮門架依次收到固定門架下面, 以形成舞臺鏡框式臺口。在會議狀態(tài)下, 伸縮門架將依次向后展開, 其中伸縮門架4的邊緣在后舞臺臺口附近。伸縮臺口通過自動控制機械傳動裝置來實現(xiàn)級聯(lián)方式的變位，動力提供與信號控制依賴接力式拖纜。

控制系統(tǒng)安放在下場門側臺固定門架附近，設置從站控制系統(tǒng)。主系統(tǒng)通過DP網(wǎng)絡與從站相連，從而實現(xiàn)在主操作室控制伸縮臺，這種方式的優(yōu)點是：

（1）線路敷設簡單，到編碼器的敷設線路短；只要編碼器信號檢測好，便可準確定位，同步效果好。

（2）伸縮臺的運行可以和其他設備實現(xiàn)連鎖，保證了系統(tǒng)的安全性。

（3）每個伸縮門架的運行由兩臺電機獨立完成，兩臺電機按位置同步運行，同步誤差不大于3 mm。

3)根據(jù)仿真結果進行樣機設計和制造，通過對比證明，減小夾嘴長度可使導線卡線器整體尺寸減小、質量大幅減小。最終確定1 660 mm2導線卡線器夾嘴長度為328 mm，質量為24 kg，相較經(jīng)驗倍率關系設計結果夾嘴長度減小了21.9%，質量減小了25.0%，結果表明優(yōu)化設計后減重效果明顯。

主驅動采用SEW矢量變頻器控制，變頻器具有調(diào)速、定位功能，具有短路、過載、過壓/欠壓、過熱、超速、失速、超程等保護功能。為了保證伸縮臺的2臺電機同步運行，在本案中使用了2臺變頻器分別控制2臺電機，使用IPOSplus控制，即位置控制和邏輯控制系統(tǒng)，通過對電機編碼器計數(shù)脈沖的計算，得到準確的位置信號，并根據(jù)位置信號實時快速調(diào)節(jié)變頻器的速度，確保變頻器的同步運行。

安全的互鎖。通過編碼器信號、位置開關和限位開關的檢測，PLC軟件可以實現(xiàn)安全的互鎖，保證設備不發(fā)生誤動作現(xiàn)象。

可靠的急停鏈。一旦發(fā)生緊急事故，操作人員可以通過控制臺上的急停按鈕停止運行設備，保證設備和人員的安全。

會議時，無臺口，伸展開來可以把演出區(qū)和觀眾區(qū)連為一體，空間統(tǒng)一，場面宏麗多彩，簡約而莊重，寓意民主開放和政治、文化意義層面的的包容理念。舞臺上主席團桌椅不少于8排，主席臺就座人數(shù)不少于150人；會議時，四周是一個完整的封閉空間，無鏡框式臺口，主席臺的側墻和頂部與大廳完全相同。如圖1所示。

演出時，通過自動伸縮，形成演出臺口，滿足視覺以及舞臺燈光、音響、布景功能的特殊要求。如圖2所示。以綜藝類節(jié)目演出為主，臺口和演出空間能靈活調(diào)整，但由于如此高大的演出空間非常少見，是其特有的優(yōu)勢，也有可能完整地利用整個舞臺，創(chuàng)造出更新穎的演出形式。舞臺機械應盡量為多種演出形式提供條件。

臺口處空間既是向觀眾廳傳遞聲音的“咽喉”，又是舞臺內(nèi)、外兩個聲學空間的耦合處，兼顧音響系統(tǒng)在會議和演出時的混響效果。既要保證在會議狀況下有良好的語言清晰度和聲場不均勻度，還須考慮在大型文藝演出時又能有相應的音響效果。同時，還須注重會議設備配置的數(shù)字化及網(wǎng)絡化，力求使所有與會人員能在實際使用中獲得最好的感受效果。

圖1 大會堂會議時的舞臺

圖2 大會堂演出時的舞臺

表2 多功能廳舞臺機械設備參數(shù)

4.5 控制系統(tǒng)

大會堂舞臺機械控制系統(tǒng)為“神舟-3000”，是分布式開放控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)已在國內(nèi)數(shù)十個大中型劇場中投入使用，運行穩(wěn)定、性能優(yōu)良。其觸摸屏界面可以實現(xiàn)選擇設備、設備上電、選擇變頻器、執(zhí)行場景、報警復位、察看場景、設置數(shù)據(jù)、設置場景、歸零、系統(tǒng)操作、密碼管理等功能。

其他系統(tǒng)設備：臺下設備控制柜組位于-3 m標高的舞臺機械設備控制室；臺上設備控制柜組分別位于+27 m標高的上臺口天橋和下臺口天橋；伸縮臺口設備控制柜組控制系統(tǒng)安放在下場門側臺固定門架附近；舞臺機械控制室，位于下場門伸縮臺口固定門架外側（+5.4 m）處。有線移動操作面板轉接箱，分布在主舞臺臺面中后部位等處。

6 多功能廳舞臺機械設備組成

多功能廳舞臺機械設備配置及參數(shù)如表2所示。設備控制柜西組、中組和東組，均位于設備轉換層西側。

政務廳

設有線移動操作面板轉接箱，環(huán)形分布大廳內(nèi)周邊地面標高0.6 m部位，多點配置。其主要設計目的是滿足在設備使用時的動態(tài)組合上，做到安全、靈活、方便。其他要求類似臺上舞臺機械。

宴會廳和政務廳的舞臺機械配置與多功能廳類似。

7 結束語

隨著機械化舞臺技術的飛躍發(fā)展，舞臺機械設計與布局愈加復雜多樣，由數(shù)控技術實現(xiàn)的復雜的變換和運動，把科技轉化為舞臺的表現(xiàn)形式，成為一種不可或缺的舞臺控制技術。

世博中心特別是大會堂的多功能舞臺，其形體、運動形式、與建筑的空間關系、可轉換的設備群組等，是現(xiàn)代綜合科技水平的集中反映。演藝設備服務于舞臺表演藝術，只有技術裝備滿足不斷推陳出新的文化藝術，才會被賦予生命。如果舞臺設備模式固定，只求量變，必然會帶來審美疲勞，再好的技術應用也會失去藝術魅力。