国家大剧院歌剧院舞台机械噪声检测

张晶晶，饶紫卿

（1.中国传媒大学 信息工程学院，北京 100024；2.国家大剧院 舞台技术部，北京 100031）

国家大剧院歌剧院舞台机械噪声检测

张晶晶1，饶紫卿2

（1.中国传媒大学 信息工程学院，北京 100024；2.国家大剧院 舞台技术部，北京 100031）

介绍国家大剧院歌剧院舞台机械最终验收测试（FAT）中的噪声测试内容，并在舞台机械设备使用三年后再次进行了噪声检测，对测试结果进行了分析评价。

国家大剧院；歌剧院；舞台机械；噪声；检测

1 引言

舞台机械作为实现演出效果的载体之一，是现代剧场的重要组成部分。由电动机、减速器、制动器、离合器及各种机械传动部件构成的机械设备，在运转和运行过程中是剧场内的主要噪声源之一。剧场可以让人们在室内感受到比户外更丰富动人的声音效果，作为频繁参与演出的舞台机械设备，过大的噪声不可避免地影响到观众欣赏演出。因此，舞台机械噪声检测不仅是舞台机械最终验收程序中一项重要的工作，也是剧场音质评价的一个重要部分。

2 验收时噪声检测

国家大剧院歌剧院舞台机械项目是由日本三菱重工承担完成的，工程完工时，噪声检测作为舞台机械最终验收的主要内容之一，进行了非常严谨、周密的计划，下文详细介绍歌剧院舞台机械噪声检测方案及过程。

2.1 合同要求

合同中对台上、台下设备噪声要求如表1所示。

需要说明的是，业主与设备厂家的合同签订是在2001年，制订上述要求时选择了经常参与演出的设备，噪声指标参照了当时国际上最新建的剧场舞台机械招标文件中的数据，有西班牙巴塞罗那剧院、新加坡滨海剧院等剧场。在剧场噪声限值方面的标准，国内只有JGJ 57-2000《剧场建筑设计规范》中提到，但仅有在观众席的几个指标。因此，用“有关标准”含糊地包含了，到设备验收检测时再挖掘和参照相关的国内外标准。

表1 合同规定噪声级

2.2 噪声检测概要

测试标准：ISO 1996-1《声学－环境噪音描述、测量和评估 第1部分：基础数量和评估程序》、JIS C1502《普通噪声计》。

测试对象：所有种类的舞台机械设备。

测试仪器：普通型噪声测试仪NA29型（制造厂家：日本RION株式会社）。

2.3 噪声检测方案

降低舞台机械设备噪声的最终目的是减少演出时噪声对观众的影响，按照合同规定需分别对舞台机械设备进行机旁和观众席噪声测试。机旁噪声测试是设备本身加工、制造、安装性能评价的重要指标，是观众席噪声测试指标的基础条件，观众席噪声测试是对舞台机械系统整体指标的最终评价。

2.3.1 机旁噪声测试

（1）测试地点

进行机旁噪声测试时，选择在被测设备的高噪声组件旁进行，具体测试地点如表2所示。

（2）测试所需条件

设备测试噪声时所需条件为：使用吸声率为0.3的材料对设备基坑周围的吸声施工完成；基坑、卷扬机房内的背景噪声要求在55 dB（A）以下；舞台面的背景噪声要求在40 dB（A）以下。

2.3.2 观众席噪声测试

（1）测试地点

对台上、台下设备实施噪声测试，均在观众席最前排中部、高度约为1.5 m的位置。

表2 机旁噪声测试地点

表3 测量结果修正表

（2）测试条件

合同中规定的背景噪声是25 dB（A）以内，考虑到噪声测试阶段现场实际情况，经过协商将背景噪声调整为35 dB（A），其他测试的条件是：舞台上25%的吊杆上吊挂幕布，大幕开启，侧台和后台隔声门关闭。

机械运行条件：台上设备：100%速度，空载进行测试；台下设备：100%速度，空载进行测试。

2.3.3 噪声测试数据取值方式

除去设备运动的加减速区域，取定速运动状态下5 s内的噪声值。测量单台设备运动时的噪声值。设备联动的情况不太确定，无法确切得规定噪声指标，因此，不对多台设备同时运动时的噪声进行测试。

2.4 噪声测试结果及分析

从以下几个方面对国家大剧院歌剧院舞台机械噪声测试结果进行统计分析。

2.4.1 背景噪声

背景噪声是指除被测噪声源（这里的被测噪声源是被测舞台机械）以外的其他声源发出的噪声总和。在舞台机械设备噪声测试中，实际测得的舞台机械噪声，往往不止是舞台机械本身的噪声，还有其他噪声源（即背景噪声），背景噪声与实测舞台机械噪声的差值越大，对测量结果的影响越小。因此，对背景噪声的检测和限值的规定，其目的是避免背景噪声对测量结果的影响，保证测量结果有效。

背景噪声对被测噪声源测量值的影响在相关标准和专业书籍中有介绍，比如对常用的II精度声级计测量的噪声来说：

（1）当噪声值与背景噪声值相差不小于10 dB（A）时，噪声测量值不做修正。

（2）当噪声值与背景噪声值相差在3 dB（A）～ 10 dB（A）之间时，将其差值取整后，把所测噪声值按表3进行修正。

（3）当噪声值与背景噪声值相差小于3 dB（A）时，主要是背景噪声在起作用，在采取措施降低背景噪声后，再按照前两种方式修正。

歌剧院舞台机械设备进行噪声检测时，观众席背景噪声要求不超过35 dB（A），基坑、卷扬机房内的背景噪声在55 dB（A）以下，舞台面的背景噪声在40 dB（A）以下。

2.4.2 关于背景噪声限值

为保证测量结果有效，背景噪声的声级值应比被测噪声源声级值低10dB（A）以上，由此可知，机旁噪声测量值通常在60 dB（A）以上，现场背景噪声低于50 dB（A）即可保证测量结果有效，无须修正。对于少数噪声级偏小的设备，可根据实际情况对现场背景噪声做出要求。

而对于观众席噪声的测量，在实际中，当空调通风系统等演出设备开启时，现场的背景噪声通常在30 dB（A）上下，无法达到合同中最初的要求。可根据实际情况确定背景噪声指标。如果被测机械设备噪声级非常低，所测噪声值与背景噪声值相差很小，可根据表3进行修正，当差值小于3 dB（A）时，可认为主要是背景噪声在起作用，控制噪声应当从环境的角度考虑。

2.4.3 隔声罩

厂家和业主在对机械设备进行机旁噪声测量时发现，主舞台升降台、乐池升降台、软景库升降台噪声不能达到合同的要求，测试数据如表4所示。噪声过大的主要原因分析如下：

（1）此三类设备的电动机功率分别为：乐池升降台55 kW，主舞台升降台132 kW，软景库升降台为 22 kW，大功率电动机通常自身噪声值就高。

（2）乐池升降台、软景库升降台均采用大螺旋驱动，主舞台升降台为链条驱动，驱动方式决定了这三类设备机旁的机械噪声值大，如：大螺旋驱动机构机旁1 m处噪声值为79 dB（A）。

（3）检测时基坑墙面只安装了部分吸声板，未处理的墙面造成的声反射，从一定程度上放大了机旁噪声值。

考虑到这三类设备本身的机械特性，经过综合考虑后，设备厂家为驱动装置安装了可拆卸隔声罩，经测试证明此方式能在一定程度上降低这三类设备的噪声值。因为在施工阶段，基坑内并没有做必要的吸声处理，厂方认为在采取全部措施后，这三类设备的噪声值可以达到合同规定指标。表5为验收时厂方总结的三类设备的现有噪声和预期值。

2.4.4 关于隔声罩问题

如图1所示，驱动装置在安装了隔声罩以后，这三类设备的机旁噪声值均有所下降，并接近合同指标。不用隔声罩时，在观众席测量的这些设备噪声也基本达标。

由于测量时舞台上没有吊挂幕布、内饰没有安装，实际演出中观众席的噪声值还会有所降低。驱动装置使用隔声罩，一是增加了日后维护的难度和成本，二是对设备散热不利，在验收后隔声罩并没有继续使用。

不同的机械设备有其特定的机械属性，一味追求低噪声不合理也不现实，在制定合同时，对噪声值的要求应该多一些层次，不同类的设备不宜统一评定，也没有必要为了达标而采取临时措施，一方面加大了工程投资，一方面也费时费力。

2.4.5 速度、载荷与噪声的关系

在现有与舞台机械噪声有关的标准和规范中，一般要求80%速度和80%载荷条件下进行噪声测试，但是80%载荷实现起来相对比较麻烦，而改变速度则相对比较容易。三菱公司在歌剧院进行噪声检测时，对电动吊杆、轨道式单点吊机、自由单点吊机在80%速度、80%载荷和100%速度、0%载荷两种情况下分别进行了测试，测量结果如表6、表7所示。

表4 不加隔声罩测试数据（单位：dB（A））

表5 加隔声罩测试数据和预期值（单位：dB（A））

2.4.6 关于速度和载荷的要求

图2为表中数据对比图，图中可见，两种情况下的噪声值非常接近，相差约2 dB（A）～ 3 dB（A）。考虑到检测时候增加设备载荷相对比较困难，在检测舞台机械设备噪声时，可考虑用100%速度和0%载荷条件来代替。而舞台机械运动时载荷与速度对噪声级的具体对应关系，还需要进一步研究。

2.4.7 其他检测结果

表8和表9分别是部分直接参与演出的、比较有代表性的机械设备噪声检测结果。图3为实测数据与合同规定值的对比图，由图可知，舞台机械设备机旁噪声、观众席噪声达到了合同规定的要求，尤其是各设备在观众席噪声值都低于合同规定值。

表6 80%速度80%载荷时测试（单位：dB（A））

表7 100%速度0%载荷时测试（单位：dB（A））

表8 台下设备噪声测试结果（单位：dB（A））

表9 台上设备噪声测试结果（单位：dB（A））

3 歌剧院舞台机械使用三年后噪声检测

上文给出了国家大剧院歌剧院验收时噪声检测内容以及检测结果。2009年～2010年期间，中国传媒大学信息工程学院自动化系（国家公益性行业科研专项经费项目“演艺场所舞台机械噪声检测及控制标准研究”（No∶200810865））课题组研究制定了新的舞台机械噪声检测方案，对国家大剧院歌剧院的舞台机械设备进行了实地检测。

3.1 歌剧院使用情况

歌剧院的主要演出形式为歌剧、舞剧、芭蕾舞剧以及大型歌舞剧，舞台机械的配置需满足演出中快速迁换布景的需要，具有推、拉、升、降的功能，兼有部分参与演出的功能，是演出中机械使用频率较高的剧院。

歌剧院的演出频度很高，据统计，2 0 0 8年1月1日～2010年1月2日期间，就安排了123种剧目、381场演出，其中包括歌舞、芭蕾、音乐会、晚会、民族舞剧、京剧等各类演出。根据演出中机械使用情况的统计，这里将舞台机械分为三类。

（1）频繁参与演出的机械：提升式大幕机、对开式大幕机、电动吊杆、侧舞台车台、主舞台升降台、后舞台车台等。

（2）不频繁参与演出的机械：斜拉式大幕机、轨道单点吊机、乐池升降台、灯光吊笼等。

（3）不直接参与演出的机械：灯光桥、侧灯光吊杆等。

3.2 噪声检测方案

3.2.1 机旁噪声测试

测量对象为所有舞台机械设备。测量时，除被测机械外其他舞台机械设备关闭，测量现场的空调通风系统若无严重干扰可开启，测量环境内无其他明显干扰噪声。用精度为I级的声级计在机械驱动设备表面1 m处测量一个动作周期内的A声级LA。被测设备为所有舞台机械。为保证测量有效，测量前需先测背景噪声。

3.2.2 观众席噪声测试

考虑到不直接参与演出的设备在演出进行过程中不会动作，观众席测量对象选定为参与演出的舞台机械设备。使用精度为I级的测量仪器，在观众席第一排中部座位距地面1.2 m（人坐下时耳朵离地的平均高度）处测量舞台机械高速运行下一个动作周期内的等效连续A声级Leq。为保证噪声测量有效，在对舞台机械噪声进行测量前需先测背景噪声。检测环境应模拟正常演出时设备的使用情况。即：演出场所无演出情况下，观众席安装全部座椅，侧舞台和后台（如果有）防火隔音门按演出时状态开启或关闭，大幕开启，除舞台机械外其他演出设备（包括冷暖空调通风设备等）开启。

3.3 噪声检测结果及分析

3.3.1 机旁噪声检测结果

目前国内与舞台机械噪声相关的标准或规范中仅对限值做了要求，并没有规定测量方法和取值方法。如图4所示，为电动吊杆80%速度下降时测得的噪声曲线图，全程并非一个平稳过程，如果取全程噪声平均值、全程最大值、稳定运行时平均值，所得到的结果均不相同。在验收测试中采用的是稳定运行5 s的噪声值，笔者认为这种方式比较合理，能较好地评价机械本身的运行质量。因此，三年后的测试中机旁噪声数据采用这种方法取值。

因篇幅有限，在表10中仅列出直接参与演出、有代表性的机械设备噪声测量数据。

机旁噪声测试值均高于背景噪声10 dB（A）以上，无需修正，可直接与三年前验收时数据进行比较。如图5所示，与验收时噪声测试值相比，部分设备三年后的测量数值略有增高，但是幅度不大。综合考虑到此次测试中速度未全达到100%，可见，在这三年使用过程中，舞台机械设备运营、维护情况良好。

3.3.2 观众席噪声检测结果

表11给出了观众席噪声测试结果，因篇幅有限，仅列出代表性机械设备噪声值。

表10 机旁噪声测试结果（单位：dB（A））

表11 观众席噪声测试（单位：dB（A））

观众席测得的舞台机械噪声值偏小，与背景噪声的差值较小，通常小于10 dB（A），需要修订后才能与三年前所测噪声数据类比。因此，此处不做全面的比较。图6仅给出了两种噪声级比较高的设备噪声对比图，由图可知主舞台升降台噪声值相差不大，但乐池升降台的噪声约下降了6 dB（A），在这三年间乐池升降台驱动装置没有大的改动，噪声降低的原因与本次检测时舞台上吊挂幕布、三年间乐池升降台驱动装置磨合、维护情况良好等原因有关。实际上，演出时机械设备最大运行速度达不到100%，在演出过程中，舞台机械噪声值比测试值要更低一些。

4 结论

本文概述了国家大剧院歌剧院验收时噪声测试程序以及使用三年后的噪声测试内容，并对测试结果进行了对比分析。按照GB/T 50356-2005《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》、JGJ 57-2000《剧场建筑设计规范》中对舞台机械噪声的要求：升降乐池运行时的机械噪声，在观众席第一排中部应小于60 dB（A），其他舞台机械噪声，在观众席第一排中部应小于或等于50 dB（A）。从测量结果来看，无论是验收时测量结果，还是使用三年后的机械噪声级，国家大剧院歌剧院舞台机械噪声级远小于以上要求。可见，作为国家顶级演出场所的国家大剧院，歌剧院中舞台机械种类最多、代表性最强，舞台机械设备的装备和维护保养水平不言而喻。同时，文中所述检测方案及检测数据也为日后制定有关舞台机械噪声的检测及控制标准提供了代表性依据。

（注：中国传媒大学信息工程学院的苏志斌、国家大剧院的厉宣浩参与了本文中的工作；国家大剧院的徐奇、中国传媒大学信息工程学院的蒋伟、任慧指导了本文的写作。）

[1] JGJ 57-2000. 剧场建筑设计规范[S]

[2] WH/T27-2007.舞台机械 验收检测程序[S]

[3] GB/T 50356-2005,剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范[S]

[4] 刘玉群，饶紫卿，荣志晓，王毅，厉宣浩，李旭. 国家大剧院歌剧院舞台机械概述[J]. 艺术科技. 2008（1）

[5] GB/T 17248.1～ GB/T 17248.5. 声学 机器和设备发射的噪声测定工作位置和其他指定位置发射声压级的基础标准导则及其系列标准[S]

[6] 徐奇. 国内、外舞台机械的发展状况[J]. 艺术科技，2001（1）

[7] 洪宗辉. 环境噪声控制工程[M]. 北京：高等教育出版社，2002

[8] 任慧，蒋伟，白石磊，张晶晶，钟睿. 舞台机械噪声控制标准的探讨[J]. 北京：环境工程增刊．2009，第27卷

（编辑 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