嚴華鋒，姚 亮，李 陽

（浙江大豐實業(yè)有限公司，浙江 余姚 315400）

車臺是舞臺機械中的重要設(shè)備之一，在現(xiàn)代劇場中得到了廣泛的應(yīng)用。車臺的種類很多，驅(qū)動方案也各異，車臺的移動路線一般由側(cè)舞臺至主舞臺區(qū)，或由后舞臺至主舞臺區(qū)。其功能是將側(cè)舞臺區(qū)或后舞臺區(qū)的景、物或演員輸送到主舞臺區(qū)，給劇場塑造良好的演出環(huán)境，為現(xiàn)代化的演出提供強有力的硬件保證。

車臺一般以一維移動為主。通常所說的車臺即為側(cè)車臺，側(cè)車臺沿舞臺的橫向移動，由側(cè)舞臺移動到主舞臺區(qū)；后車臺也一樣，只是沿舞臺的縱向移動，由后舞臺移動到主舞臺區(qū)。無論如何，車臺只沿一個方向前移后退或左右移動，不具有既能橫向移動又能縱向移動的功能。近年來，為滿足對舞臺設(shè)備功能進一步提升的要求，推出了既能橫向移動，又能縱向移動的車臺，即二維移動車臺。

1 國外案例

1.1 德國慕尼黑國立劇場

由MAN公司提供的二維移動車臺置于后舞臺區(qū)與側(cè)舞臺區(qū)之間，如圖1所示。二維車臺上，可以先置景或物，然后移動到主舞臺區(qū)，其移動路線是二維的。首先，二維車臺由存貯位置或置景位置移動到后舞臺區(qū)；然后，再由后舞臺區(qū)移動到主舞臺區(qū)。

1.2 日本琵琶湖國立劇場

由三精株式會社提供的二維車臺置于側(cè)舞臺的后方，如圖2所示。嚴格意義上說這是三維運行的車臺。因為在車臺存貯位置，5塊車臺疊在一起，車臺需要運行時，先由車臺下面的升降機將車臺一一提升出舞臺面，然后再沿舞臺縱向移動。最多可用數(shù)量是每側(cè)5塊，總共10塊，具體使用數(shù)量可以根據(jù)劇情確定。車臺可以在側(cè)舞臺區(qū)沿縱向移動，也能在任一車臺位沿舞臺橫向移動。當(dāng)車臺移動主舞臺區(qū)后，車臺又能在主舞臺區(qū)縱向移動。但車臺必須在舞臺面以上移動，即車臺移動時會高出舞臺面一個車臺的厚度。

2 車臺結(jié)構(gòu)剖析

對二維車臺來說，關(guān)鍵點有二，即驅(qū)動系統(tǒng)、行走輪組。

2.1 驅(qū)動系統(tǒng)

琵琶湖劇場的驅(qū)動系統(tǒng)，其縱向與橫向的驅(qū)動方式是不一樣的，橫向驅(qū)動與常規(guī)的驅(qū)動方式相似，它利用剛性鏈推或拉車臺，在車臺與剛性鏈之間有一輛聯(lián)接小車，小車與車臺之間聯(lián)接采用了鉤子。當(dāng)車臺需要橫向移動時，鉤子就鎖上；在平時，鉤子則是脫開的，而且小車存貯在側(cè)舞臺的最外側(cè)。如果小車在別的位置，有可能與縱向移動的車臺驅(qū)動發(fā)生干擾?？v向驅(qū)動則采用滾子鏈，滾子鏈布置在車臺的兩端，鏈條同步運行，從而驅(qū)動車臺平穩(wěn)地沿縱向移動。

2.2 行走輪組

行走輪是二維車臺成功的關(guān)鍵，經(jīng)剖析，以上兩個劇場的行走輪組完全不同。

2.2.1 琵琶湖劇場的二維車臺行走輪

圖3為琵琶湖劇場的二維車臺行走輪結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為實拍照片。行走輪由6個小而長的滾輪組成，6個滾輪分成兩組，每組3只滾輪。每個滾輪以120°角布置，兩組滾輪平行布置，相互之間錯開角度也是120°。兩組滾輪用固定的方式聯(lián)接在一起，中心布置1根中心軸，兩組滾輪可以沿中心軸旋轉(zhuǎn)，如圖3所示，通常此旋轉(zhuǎn)直徑可達125 mm，且由圖3可知，此125 mm的旋轉(zhuǎn)圓其實由6個圓弧組合而成。同時，每只滾輪又可以沿自已的中心軸旋轉(zhuǎn)，但此滾輪的最大直徑一般只有45 mm左右，而且沿滾輪長度方向直徑有所變化，越靠滾輪側(cè)向，直徑越小。由于滾輪組既能沿自己的中心軸旋轉(zhuǎn)，又能沿兩組滾輪的中心旋轉(zhuǎn)。所以此滾輪既能沿橫向滾運，又能沿縱向滾動。此種滾輪由于結(jié)構(gòu)小，所以與行走面的接觸面積小，導(dǎo)致承載能力較差，同時運行的噪聲高。

2.2.2 慕尼黑國立劇場的二維車臺行走輪

圖5為慕尼黑國立劇場的車臺行走輪。該行走輪由兩組行走輪組成，兩組行走輪的行走方向相互垂直。其中一組為固定式，即行走輪的中心軸是固定在車臺的鋼架上；另一組則為浮動式，即輪子能上下浮動，浮動的上下高度約40 mm左右。浮動系統(tǒng)則通過液壓來驅(qū)動，由于一個車臺需要很多組的行走輪，因此，整個車臺上也需要布滿很多的液壓驅(qū)動，每組行走輪系一個驅(qū)動。

當(dāng)車臺需要固定的一組行走輪行走時，浮動的一組上浮，此時，整個車臺的重量靠固定一組的行走輪承擔(dān)。反之，如果車臺需要換方向行走時，即沿原先的垂直方向行走，此時，浮動的輪子通過液壓驅(qū)動，將輪子下降，并把整個車臺頂起原來位置約20 mm左右，此時，車臺的固定輪子就會懸空，車臺的重量與載荷則由浮動的一組輪子承擔(dān)，車臺就可以沿浮動輪行走的方向移動了。

此行走輪系由于行走輪的尺寸大，且兩個方向的行走輪的大小一樣，因此，車臺移動平穩(wěn)。但此輪系導(dǎo)致車臺換向時需要轉(zhuǎn)換行走輪，且機構(gòu)復(fù)雜；同時，車臺的高度也有20 mm的變化。

3 二維車臺的設(shè)計與研究

3.1 驅(qū)動設(shè)計

剖析兩個劇場的車臺后，發(fā)現(xiàn)兩者均為被動式車臺，驅(qū)動系統(tǒng)過于復(fù)雜，且安裝難度也大。筆者所在公司設(shè)計團隊根據(jù)自身的特點，將二維車臺設(shè)計成主動式驅(qū)動，即驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計置于車臺內(nèi)部。圖6給出了二維車臺的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，此為一個驅(qū)動單元，其中有兩臺驅(qū)動電機，分別安裝在一個可以旋轉(zhuǎn)的鋼架上，旋轉(zhuǎn)鋼架又嵌在方形鋼架內(nèi)，方形鋼架的大小一般設(shè)計成與車臺的寬度相同，因此，可以用方形鋼架的任意一面與車臺的鋼架聯(lián)接，組合成完整的車臺。

驅(qū)動單元的供電采用蓄電瓶供電的方式，控制則采用無線遙控的辦法。當(dāng)單元上的兩只電機驅(qū)動行走輪同方向運行時，單元就前進或后退。相反，當(dāng)兩臺電機驅(qū)動行走輪反方運行時，如單元方形鋼架被固定或與其他構(gòu)件聯(lián)接在一起，旋轉(zhuǎn)單元則沿著自身的中心旋轉(zhuǎn)。如果旋轉(zhuǎn)單元旋轉(zhuǎn)90°角，驅(qū)動單元的移動方向就會轉(zhuǎn)向90°角，實現(xiàn)由左右移動的車臺向前后移動轉(zhuǎn)換。一般一塊標準的車臺由兩個或三個驅(qū)動單元組成。圖7給出了整個車臺的驅(qū)動方向。圖7上圖，車臺可以沿長軸方向移動，而下圖，兩個驅(qū)動分別旋轉(zhuǎn)了90°角，此時車臺可以沿短軸方向移動。無論車臺大小如何，每一塊車臺，必須有兩個及以上的單元，否則驅(qū)動換向時，整個車臺就會旋轉(zhuǎn)。

3.2 行走輪組

行走輪組是二維車臺的關(guān)鍵部件，直接決定車臺設(shè)計的成敗。由于琵琶湖劇場行走輪的噪聲大，而慕尼黑國立劇場的行走輪機構(gòu)復(fù)雜。設(shè)計中同樣避開了這兩種設(shè)計方案，選用了如圖8所示的行走輪組。每一單元的行走輪組由3只萬向輪及1個旋轉(zhuǎn)盤組成，萬向輪以旋轉(zhuǎn)盤為中心分布，每個輪子安裝底板分布在中心的周圍，且相互之間間隔120°角。同時，旋轉(zhuǎn)盤可以繞其中心旋轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)車臺沿一個方向移動時，萬向輪與旋轉(zhuǎn)盤會組合著旋轉(zhuǎn)，使萬向輪的行走軌跡完全與車臺行走方向一致。

從理論上講，此種結(jié)構(gòu)的行走輪無論在任何狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)向，行走輪與行走面之間不會發(fā)生摩擦，達到最小的車臺移動方向轉(zhuǎn)換阻力。但行走面并不一定會十分理想，如果在行走過程中，三個萬向輪的一個懸空或與行走面不接觸，旋轉(zhuǎn)盤就會打破原有的力學(xué)平衡，旋轉(zhuǎn)盤發(fā)生旋轉(zhuǎn)。如果旋轉(zhuǎn)盤在移動過程中一直旋轉(zhuǎn)，萬向輪就會不斷地找準自己的行走軌跡，同時，由于行走輪與行走面之間并非點接觸，而是線（實際是面）接觸，因此，導(dǎo)致輪子與行走面之間不斷的摩擦，最終的結(jié)果是輪子變形和舞臺地板被磨擦。為此，設(shè)計中加大了旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)阻力，保證在某一個萬向輪懸空時，旋轉(zhuǎn)盤不發(fā)生完全的旋轉(zhuǎn)，而只是小角度的擺動。這樣，很好地解決了問題。但事情都是一分為二的，雖然車臺行走時，旋轉(zhuǎn)盤不會發(fā)生完全旋轉(zhuǎn)，在車臺需要換向時，卻加大了換向阻力，為此，配置了足夠大的電機，保證了車臺的順利換向。

3.3 導(dǎo)向機構(gòu)

由于車臺需要向兩個互相垂直的方向移動，用常規(guī)的滾輪嵌入式導(dǎo)向輪無法完成導(dǎo)向任務(wù)。因此，導(dǎo)入了插板式的導(dǎo)向機構(gòu)，由于車臺的運行是兩個垂直的方向，插板式導(dǎo)向板在車臺轉(zhuǎn)換方向前，也須轉(zhuǎn)換方向。此插板式導(dǎo)向機構(gòu)由兩部分組成，一部分安裝在車臺上，是導(dǎo)向板部分，它可以插入主升降臺或車臺補臺的槽內(nèi)，當(dāng)需要旋轉(zhuǎn)時，能讓導(dǎo)板旋轉(zhuǎn)90°角。另一部分則是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，安裝在主升降臺或車臺補臺上，此機構(gòu)剛好安裝在縱向與橫向?qū)蜍壍慕徊纥c上，導(dǎo)向板也須在此接點上轉(zhuǎn)換方向。當(dāng)導(dǎo)向板位于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)時，經(jīng)機構(gòu)驅(qū)動，導(dǎo)向板會隨著旋轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動，旋轉(zhuǎn)90°角，導(dǎo)向板由橫向轉(zhuǎn)換成縱向，或由縱向轉(zhuǎn)換成橫向，做好車臺轉(zhuǎn)向運行的準備。經(jīng)實際制造，插板導(dǎo)向很好地滿足了二維移動車臺的要求。

經(jīng)過剖析、研究、設(shè)計，試制了二維移動式車臺，取得了圓滿的結(jié)果。