从设计角度谈舞台机械的安全

一、前言

舞台机械是以特定的功能需要，特定的建筑环境为条件配置给剧场的专业设备。舞台机械并非工业机械在舞台上的简单应用。它与剧院的自身功能密不可分，它与舞台的内部环境融为一体。舞台机械在古老的剧院中用于装台和迁换布景，而现代剧院其建筑无论恢宏还是简约，但其舞台要想具备千变万化甚至匪夷所思的变化，或台前，或幕后，一定需要舞台机械。今天，舞台机械已成为现代科技的集成载体，它是舞美、灯光、音响、视频、观众、特效、演员、道具、导演等注目的焦点，是各类运动联系的纽带。然而，这一切存在的意义归结一点，那就是：安全！舞台机械区别于传统现代工业机械的特点：1、人机高度结合；2、多样化。形式多样，功能多样，服务的对象多样；3、使用时效性强；4、单件差异大，短期全新的设备多，缺乏试验验证。

二、安全设计规范与标准

安全性最终目标是避免事故的发生制度；对工业装置的自动化系统中设置了安全保护控制系统置与整个生产装置的安全要求等级进行了规定表系统(SafetyInstrumentSystem,会称安全要求等级为“安全完整性等级IEC61508标准）。那么如何来区分设备的安全等级？

2.1欧洲机器安全标准：

根据欧洲机器安全标准EN954这台机器（或其中某一部分）的危险等级险等级依次增高，等级4为最高的危险等级根据危险等级，确定措施来降低风险路等。其中安全控制电路的设计，也必须符合所要求的安全等级EN954-1，对应于危险等级的5五个等级，安全等级依次增高，等级中某一部分）的危险级别确定为4级。

2.2我国现有安全标准：

我国规范对风险评价采取的是实现安全的迭代过程，即对机器寿命周期内的各种风险进行评价的过程。风险评价过程可用所示的流程图加以说明。目前国内尚无安全评价标准，仅有石化行业标准：石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则(SHB-Z06-1999)，采用IEC的SIL概念，称之为安全度。有量化标准二级安全度等级（SIL2）定义为每年故障危险的平均概率为：0.01～0.001。

2.3国内舞台行业安全规范与标准：

中国舞台机械的快速普及发展和舞台人观念的实质转变发生在2000年之后，随着国家大剧院的引进建设，人们接触和了解了更多的舞台理念，逐步把舞台设备视为安全等级很高的门类，二国家工业话水平的迅速提高和控制技术的日臻成熟，也为实现设备安全的提供了各种手段。2010年前后，文化部等相关部门陆续颁布的有关舞台设计安全的一系列规范标准，成为舞台设计领域的指导和纲领性文件。

2.4国际舞台行业安全规范与标准

DIN569201-7舞台机械/总则

DIN56921-11舞台机械/吊物系统装置安全要求及测试

DIN56925舞台机械/点吊装置安全要求及测试

DINV19250测试和控制设备基本安全条件

DINEN60204机械安全，机械的电控系统

DINEN50081-2电磁兼容性；辐射一般标准第二部分：工业环境

DINEN50082—2电磁兼容性；抗扰性一般标准第二部分：工业环境

ONORMM9630-1舞台机械/总则

ONORMM9630-2舞台机械/台上机械

ONORMM9630-3舞台机械/台下机械

ONORMM9630-4舞台机械/防火机械

ONORMM9631舞台机械/操作与维护导则

三、常规剧场设备安全设计

多年来，我院的舞台设计严格按规范进行。有些情形下，结合运行需求，为保证设备安全，相关技术指标甚至高于规范要求。

3.1升降、平移、旋转类等台下设备

1、结构安全：

主体结构在******承载（静载）下，其******变形不超过支点跨度的1/1000，高于标准要求的1/750。构件应力（强度指标）不超过100MPa，安全系数大于2。比如跨度为18米的升降台，计算挠度变形一般控制在15～18mm左右，约为跨度的1/1200～1/1000，每个项目现场均加满载测试验证。

2、传动安全：

选择S1工作制电机，功率计算考虑加速度并留有合理余量。减速机一律按设备静载选型，即使设备配置了插销，静载荷由插销承担，可直接承受静载。

3.2台上吊挂类设备：

同台下设备一样，台上设备根据自身的工艺和运动属性配置了一系列的安全设施。

3.3实现电气控制系统安全的措施：

为了预防错误，对于所有安全相关的、带有风险评估的危险识别职能，应根据机械安全的风险评价原则来确定舞台机械控制系统必要的安全度级别（SIL），再根据相关安全规范确定技术要求、选择合适的安全措施。

四、特殊设备安全设计（案例）

4.1功能需求：

有一些演艺剧场突破常规剧院的观演模式，要求观众席在演出过程中随情节变化而动作，其目的在于：实现观演模式或角度的变化；实现观众与演员互动；实现观众动感体验。观众席上空的设备以及活动观众席或座椅台。因为其安全与普通观众紧密相关，所以其安全性高于普通舞台设备。

4.2安全设计：

（1）设计准则：确保全工况下的安全疏散，安全故障型；（2）安全分析、安全评估和安全控制；

五、问题与建议

5.1安全技术问题

5.2安全规范与标准的完善：

推荐与强制相结合；安全等级概念推广；

5.3安全规范执行的配套机制：

安全规范与标准执行的监督机制；安全规范落实的措施保证；市场经济模式认可与转化。