兩千觀眾的空間變換
——漢秀劇場(chǎng)活動(dòng)觀眾席介紹

李 利，鄭志榮，高敬東，邢 偉

（總裝備部工程設(shè)計(jì)研究總院，北京 100028）

兩千觀眾的空間變換
——漢秀劇場(chǎng)活動(dòng)觀眾席介紹

李 利，鄭志榮，高敬東，邢 偉

（總裝備部工程設(shè)計(jì)研究總院，北京 100028）

武漢萬(wàn)達(dá)漢秀劇場(chǎng)中的活動(dòng)觀眾席由一套升降座椅臺(tái)和兩套旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)組成，構(gòu)成世界首創(chuàng)的2 000座大型交互式觀演設(shè)備。本文介紹其工藝要求、設(shè)備組成和主要技術(shù)特點(diǎn)。

活動(dòng)觀眾席；升降座椅臺(tái)；旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)；液壓同步系統(tǒng)

1 概況

武漢萬(wàn)達(dá)漢秀劇場(chǎng)是由萬(wàn)達(dá)集團(tuán)投資25億元打造的世界頂級(jí)演藝劇場(chǎng)，劇場(chǎng)設(shè)計(jì)由馬克·費(fèi)舍爾先生完成，“漢秀”演出由弗蘭克·德貢先生執(zhí)導(dǎo)。2014年12月20日正式演出后，反響熱烈，引起全球演藝界轟動(dòng)。

其中由總裝備部工程設(shè)計(jì)研究總院研發(fā)和建設(shè)的活動(dòng)觀眾席，由一套1 170座的升降座椅臺(tái)和左右對(duì)稱(chēng)兩套415座的旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)組成。座椅臺(tái)的正前方是中心水池。活動(dòng)觀眾席有兩個(gè)狀態(tài)，一是打開(kāi)狀態(tài)，即旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)分開(kāi)，升降座椅臺(tái)下降，觀眾席環(huán)繞中心水池的三面，構(gòu)成伸出式舞臺(tái)形式（見(jiàn)圖1）；二是合攏狀態(tài)，即升降座椅臺(tái)上升，旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)合攏，觀眾席面向水池和干式舞臺(tái)，構(gòu)成盡端式舞臺(tái)形式（見(jiàn)圖2）。這樣，隨著節(jié)目的進(jìn)展，座椅臺(tái)帶動(dòng)觀眾的視線時(shí)而聚焦在中心水池，時(shí)而面向干式舞臺(tái)，實(shí)現(xiàn)觀演模式的變化和全體觀眾的互動(dòng)。

圖1 伸出式舞臺(tái)形式

在引人入勝的演出過(guò)程中，2 000名觀眾隨著座椅臺(tái)升降或旋轉(zhuǎn)；待視角發(fā)生大尺度變化后，全體觀眾才意識(shí)到不知不覺(jué)地被“乾坤大挪移”，感受到前所未有的震撼，不由自主地發(fā)出驚嘆。

國(guó)內(nèi)外個(gè)別劇院也設(shè)有活動(dòng)座椅，可帶動(dòng)部分觀眾位置變化，但都不是全部觀眾參與，也從沒(méi)有如此大體量的活動(dòng)座椅。“漢秀”劇場(chǎng)活動(dòng)觀眾席，真正實(shí)現(xiàn)了所有觀眾觀演模式的變化，成為世界首創(chuàng)的2 000座大型交互式觀演設(shè)備，是“漢秀”節(jié)目中最出彩的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備之一（見(jiàn)圖3）。

圖2 盡端式舞臺(tái)形式

圖3 活動(dòng)觀眾席效果圖

2 工藝要求

升降座椅臺(tái)面積超過(guò)1 100 m2，設(shè)有1 170個(gè)座位；移動(dòng)范圍在包廂層和夾層之間，標(biāo)高分別為+8.95 m和+2.62 m，行程6.33 m，用時(shí)約50 s。

每套旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)面積約560 m2，設(shè)有415個(gè)座位；可以圍繞中心轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)70°旋轉(zhuǎn)，用時(shí)約110 s。

作為一個(gè)活動(dòng)觀眾席系統(tǒng)，不但是一個(gè)可以升降或旋轉(zhuǎn)的座椅臺(tái)，還是進(jìn)出通道、疏散、管理、VIP吧臺(tái)、燈光、音響、霧效、通風(fēng)等多項(xiàng)功能的活動(dòng)載體。

3 設(shè)備組成

3.1 升降座椅臺(tái)

升降座椅臺(tái)臺(tái)體為左右對(duì)稱(chēng)的扇形鋼結(jié)構(gòu)，最大跨度67 m，分為21跨桁架；臺(tái)面由預(yù)制混凝土樓板建成，并分成不同梯層，可用來(lái)直接安裝座椅；臺(tái)體下面封裝聚丙烯板；臺(tái)體前沿有9組霧箱和8組燈箱。

升降座椅臺(tái)由安裝在臺(tái)體下方基坑內(nèi)的8只升降油缸支撐并驅(qū)動(dòng)其垂直升降。8只升降油缸的同步動(dòng)作是其關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。每只升降油缸都有兩套常閉式的牙嵌機(jī)構(gòu)用于停機(jī)保護(hù)，即固定臺(tái)體位置。

臺(tái)體與墻體之間有4組導(dǎo)軌、8組導(dǎo)輪。同時(shí)每只升降油缸的套筒外均設(shè)有導(dǎo)輪，確保升降油缸只能豎直動(dòng)作。

3.2 旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)

旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)由臺(tái)體結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)、手動(dòng)分區(qū)門(mén)、升降欄桿、出口廊道軌道墻、升降通風(fēng)筒、燈箱霧箱等組成。

臺(tái)體為不規(guī)則的扇形鋼結(jié)構(gòu)，通過(guò)2榀主梁、2榀環(huán)形梁及11榀次桁架連接而成；臺(tái)面鋪設(shè)預(yù)制混凝土樓板，并根據(jù)視線分析數(shù)據(jù)形成不同高度的臺(tái)階，臺(tái)階立面可用來(lái)直接安裝座椅；臺(tái)體前沿有5組霧箱和5組燈箱。

臺(tái)體的旋轉(zhuǎn)是通過(guò)液壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)一套銷(xiāo)齒傳動(dòng)裝置撥動(dòng)安裝在臺(tái)體圓周的銷(xiāo)輪來(lái)實(shí)現(xiàn)的，驅(qū)動(dòng)裝置安裝在旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)兩個(gè)極限位置的公共交點(diǎn)處。行走輪軌道安裝在建筑基礎(chǔ)上，行走輪安裝在臺(tái)體上。由于工藝原因，軌道不連續(xù)，中間有一個(gè)寬度約3.3 m的溝槽，旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)在合攏位置時(shí)，臺(tái)體的一部分（II號(hào)主梁外側(cè)）處于懸臂狀態(tài)。

4 技術(shù)特點(diǎn)

活動(dòng)觀眾席體量大、負(fù)載重、功能完備、技術(shù)先進(jìn)，是相當(dāng)復(fù)雜的大型機(jī)電液系統(tǒng)，更涉及到燈光、音響、特效、通風(fēng)、建筑、裝修等多個(gè)專(zhuān)業(yè)，為世界首創(chuàng)。總結(jié)其技術(shù)特點(diǎn)，主要有：

4.1 大跨度/大懸臂異形鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

升降座椅臺(tái)臺(tái)體為左右對(duì)稱(chēng)的扇形結(jié)構(gòu)，外弧跨度76 m，內(nèi)弧跨度26 m，僅鋼結(jié)構(gòu)自重就達(dá)230 t。旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)外弧處的環(huán)梁弧長(zhǎng)約32 m，內(nèi)弧環(huán)梁弧長(zhǎng)約18 m，臺(tái)體最大半徑27 m，除中心轉(zhuǎn)軸及外弧環(huán)形梁下的行走輪外，其余位置無(wú)支撐，鋼結(jié)構(gòu)自重約160 t，總載荷約450 t。同時(shí)，臺(tái)體結(jié)構(gòu)中要考慮進(jìn)出通道、升降欄桿、管理用房、VIP吧臺(tái)，以及燈光、音響、霧效、通風(fēng)等多項(xiàng)功能的布置。

由于其跨度大、負(fù)載重、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常規(guī)方法根本無(wú)法完成設(shè)計(jì)。通過(guò)ProE三維設(shè)計(jì)和ANSYS結(jié)構(gòu)計(jì)算和優(yōu)化分析，很好地解決了這個(gè)問(wèn)題，最終滿足強(qiáng)度、剛度要求，最大限度地降低了結(jié)構(gòu)自重。

4.2 大容量高精度液壓同步系統(tǒng)

升降座椅臺(tái)由8只升降油缸支撐并驅(qū)動(dòng)，總負(fù)載量達(dá)到920 t，單只油缸最大負(fù)載180 t；油缸行程6.4 m，最大速度0.14 m/s，同步誤差要求＜10 mm。設(shè)計(jì)裝機(jī)總功率4 110 kW，主油路額定流量8 653 l/min。如此龐大復(fù)雜、高精度要求的液壓同步系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)外舞臺(tái)行業(yè)中絕無(wú)僅有。

泵站群由3個(gè)主泵站、1個(gè)輔助泵站構(gòu)成。3個(gè)主泵站提供的液壓油合流后由控制部分分配給8只升降油缸，可互為備份。系統(tǒng)采用插裝閥控制技術(shù)，用三通閥控制速度，插裝閥控制方向，拉線傳感器進(jìn)行位置檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)位置和速度的比例控制。

4.3 應(yīng)用多項(xiàng)安全裝置

2 000位觀眾在活動(dòng)觀眾席上觀看一個(gè)多小時(shí)的節(jié)目，安全問(wèn)題是重中之重。為此，座椅臺(tái)上應(yīng)用了多項(xiàng)安全裝置。

升降座椅臺(tái)的每只升降油缸均安裝在帶牙嵌的套筒中，外面都有兩套常閉式的牙嵌機(jī)構(gòu)用于停機(jī)保護(hù)，可實(shí)現(xiàn)任意位置的安全鎖定。

一旦出現(xiàn)故障導(dǎo)致升降座椅臺(tái)停在樓層之間時(shí)，允許觀眾通過(guò)座椅臺(tái)后部的兩部疏散樓梯安全撤離。疏散樓梯可通過(guò)本地的電動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)行操控，保證座椅臺(tái)始終能與建筑通道保持連接。

升降座椅臺(tái)下方安裝有3套激光掃描儀，時(shí)刻監(jiān)視人員進(jìn)入。

旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)合攏時(shí)，臺(tái)體處于大懸臂狀態(tài)，在環(huán)形梁的末端設(shè)置了配重塊，防止臺(tái)體傾翻。在軌道末端設(shè)置有機(jī)械擋塊，確保臺(tái)體運(yùn)行不超程。

在兩套旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)合攏狀態(tài)的分界處，各設(shè)置有一套電動(dòng)升降欄桿及手動(dòng)分區(qū)門(mén)，用于安全防護(hù)和將兩個(gè)座椅臺(tái)區(qū)域分隔開(kāi)，防止人或物墜落到水池中。

在每套旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)的外環(huán)處設(shè)置有一套出口廊道軌道墻，使臺(tái)體運(yùn)行過(guò)程中形成不同進(jìn)深的通道，并防止旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)上的人員墜落。

靠近水池部分的驅(qū)動(dòng)一律采用24 V安全供電。座椅臺(tái)的下部均采用絕緣性能優(yōu)良的聚丙烯板封閉，最大限度保證用電安全。

通過(guò)設(shè)置升降座椅臺(tái)和旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)之間以及內(nèi)部設(shè)備的互鎖，確保設(shè)備安全運(yùn)行。

4.4 電氣控制系統(tǒng)安全可靠

由于控制點(diǎn)非常多，電氣控制系統(tǒng)的安全可靠要求極高。

采用歐洲的最高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按EN61508 SIL3標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。配置了多級(jí)限位開(kāi)關(guān)保護(hù)（有些另加軟件限位開(kāi)關(guān)）。為保證系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠穩(wěn)定運(yùn)行，主要控制部件均采用進(jìn)口品牌產(chǎn)品，采用西門(mén)子的運(yùn)動(dòng)控制器來(lái)處理快速和穩(wěn)定的運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

武漢萬(wàn)達(dá)漢秀劇場(chǎng)2 000座活動(dòng)觀眾席功能完備、技術(shù)先進(jìn)，真正實(shí)現(xiàn)所有觀眾觀演模式的變化，成為世界首創(chuàng)的大型交互式觀演設(shè)備。為達(dá)到創(chuàng)意要求，采用先進(jìn)設(shè)計(jì)理念和技術(shù)方法，科學(xué)有效地組織和管理，攻克了一道道技術(shù)難關(guān)，成功解決了若干難題。

為確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行，最大限度地降低風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)升降座椅臺(tái)和旋轉(zhuǎn)座椅臺(tái)進(jìn)行了充分的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析。對(duì)其多個(gè)可能存在安全隱患的方面進(jìn)行分析，從設(shè)計(jì)、采購(gòu)、制造、安裝、使用、管理等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，均達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)可控，保證活動(dòng)觀眾席安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

如此復(fù)雜的大型機(jī)電液系統(tǒng)，雖然已經(jīng)成功投用，但是后期的維護(hù)保養(yǎng)仍然是一項(xiàng)艱巨任務(wù)。設(shè)備使用方應(yīng)高度重視、嚴(yán)密組織、精心檢查，方能確保該設(shè)備長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（編輯 張冠華）

A Spatial Transformation of Two Thousand Audience——Introduction of Movable Auditorium at Han Show Theatre

LI Li, ZHENG Zhi-rong, GAO Jing-dong, XING Wei
(Beijing Special Equipment Design Institute, Beijing 100028, China)

The 2 000 seats movable auditorium at Wuhan Wanda Han Show theater, which is composed by one set of upper tier seat machinery system and two sets of swing seat machinery systems, is the first and largest interactive seating platform in the world. Its functional requirements, structural composition, main performance parameters and technical characters are introduced.

movable auditorium; upper tier seat machinery system; swing seat machinery system; hydraulic synchronization system

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.01.009