劇場舞臺機械排放噪聲標準研究

蘇志斌，魏發孔，任慧，劉京宇

(1.中國傳媒大學 理工學部，北京 100024；2.蘭州理工大學 舞臺設備研究所，甘肅蘭州 730050；3.中國傳媒大學 視聽技術與智能控制系統文化和旅游部重點實驗室，北京100024)

1 引言

舞臺機械是劇場內常見的為演出提供服務的專用機械設備，主要使用場合為舞臺空間。為了在演出時場景設置和演員的表演，對于多數需要直接參與演出的舞臺機械(如電動吊桿，單點吊機和升降臺等)，我們除了對設備的安全性、功能性提出要求外，對于其運行時的噪聲也會給出控制要求和限制[1]。根據機械噪聲的產生原理，部分生產廠商通常會在設備工作的指定位置上進行發射聲壓級的噪聲測試[2]，用于判斷設備的制造質量。一些情況下，當機旁噪聲無法達到控制標準時，可通過改變驅動方式(例如用齒輪齒條驅動代替剛性鏈驅動)，更新減速器和加裝隔聲罩等方式進行降噪處理，一些劇場還會專門設置安置電機等噪聲源的隔聲設備間。然而這只是對設備工作和人員接觸的直接環境進行了噪聲大小的控制，對于演出中可能因為噪聲的傳輸影響觀演效果的觀眾席，還需要進一步制定排放噪聲標準，從觀演空間的角度規定噪聲的測試方法和限值，從而達到全面降噪、保障演出順利進行的目的。

2 噪聲測試環境和條件

舞臺機械排放噪聲的測試環境主要為鏡框式舞臺的室內劇場，要求全部舞臺機械設備已安裝調試完畢。除噪聲外，設備其他檢查及性能測試均已完成，建筑配套設施，如空調、水暖、通風等都已安裝完備，基本環境應保證滿足劇場建筑設計規范的有關條件[3]。測試前室內裝修已全部完成，觀眾席安裝全部座椅。為確保電機和聲級計的正常工作，測量環境溫度應在0～40℃，同時環境相對濕度在25%～90%之間。

為了模擬演出環境，對于舞臺的要求是，臺口防火幕及大幕打開，舞臺懸掛三分之一的幕布，側舞臺和后舞臺隔離幕關閉。舞臺和觀眾席均為空場環境。

當滿足噪聲測試條件時，噪聲測試可與舞臺機械工程驗收中的設備性能測試同時進行。但是當測試環境不滿足噪聲測試條件時，需要單獨進行噪聲測試。

3 噪聲測試方法

3.1 測試設備

舞臺機械排放噪聲用測量儀器應滿足便攜、操作方便、耐用和精度符合要求等特點，常見設備如聲級計(見下圖1)，包括傳聲器和電纜在內的儀器系統應滿足GB/T 3785.1規定的Ⅱ級或Ⅱ級以上。聲級計是一種按照一定的頻率計權和時間計權測量聲壓級和時間分布曲線的儀器，其常見分類如下表1所示[4]。

表1 聲級計分類

每次測量前，應對傳聲器采用精度優于±0.3dB(GB/T 15173規定的1級精度)的聲校準器(見下圖2)，以便在測試頻率范圍內的一個或多個頻率上對整個系統進行校準，并記錄最后的校驗日期。聲級計校準發聲頻率為1KHz，在任何計權或線性響應下靈敏度都相同，因此適用于所有計權網絡，校準值通常在94dB或114dB左右。

圖1 國產BSWA 308聲級計，精度Ⅰ級

圖2 聲級校準器

理想的聲級計應該對任何入射方向傳來的聲波都有相同的響應，然而由于傳聲器及設備本身具有一定的方向特性，使得聲級計測量不同方向的入射聲波時呈現出方向特性。因此在使用時，應盡量使人體遠離傳聲器，同時令被測聲波的入射聲波與傳聲器膜片平行，即令傳聲器軸線垂直以減小機身及人體的影響。

3.2 測試位置

測試的位置應取觀眾席上噪聲較大的區域，該區域的測點稱為敏感邊界或敏感點[5]。在劇場評價吸聲率大于0.3的情況下，認為舞臺機械噪聲對觀眾席的影響主要為直達聲的影響。現行的建設部、國家質量監督檢驗檢疫總局在2005年發布的《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學技術規范》中和2007年由文化部發布的《舞臺機械驗收檢測程序》中均將測試機械噪聲的地點設定為觀眾席第一排的中部[6-7]。而在國外的一些舞臺機械測試中，可能會選擇觀眾廳第五排中部[8]或觀眾席中央第六排第30個座位[9]等區域進行特定種類舞臺機械噪聲的測量，這可能是根據劇場機械安裝位置的不同產生的特殊敏感點，也可能是為了考慮整個觀眾廳的聲環境效果。

對于國內的大多數劇場而言，由于普遍采用品字形舞臺和箱型結構設計，根據聲場仿真和實地測試結果，敏感點(邊界)選擇在觀眾席池座1排1號座位比較合適，實際上，多數舞臺機械(伸出式舞臺劇場除外)在運行時也確實在該處會產生最大聲壓級[10]。考慮到觀眾在觀看演出時耳朵距離地面的實際高度，測量位置可設置在敏感點處距離地面1.2m處。

3.3 測試對象

測試對象應包括所有參與演出的機械設備。這些設備主要包括臺上的電動吊桿、軌道單點吊機、自由單點吊機、飛行裝置等；臺下的舞臺升降臺、(車載)轉臺、車臺和輔助升降臺等。對于機械設備的測試數目，根據實際情況可選擇采用隨機抽檢或逐臺測試，具體根據設備位置、使用頻率和類別數量等因素而定，具體包括：

1)對于主舞臺(包括臺口前)臺上設備，數量較多的設備應隨機抽測，數量較少的應逐臺測試。具體為：同類設備達到10臺及以上數量時，抽測數量不應少于5臺；同類設備達到5臺而不足10臺數量時，抽測數量不應少于3臺；同類設備不足5臺數量時，應逐臺進行測試。

2)對于側舞臺、后舞臺臺上設備，應進行隨機抽測，同類設備抽測數量不應少于5臺。

3)對于主舞臺臺下設備、后舞臺主要設備應逐臺測試，對于側舞臺設備、后舞臺一般設備可隨機抽測。具體有：樂池升降欄桿、樂池升降臺、主舞臺升降臺、后舞臺車臺、后舞臺車載轉臺、前(后)輔助升降臺等，應逐臺測試；側舞臺車臺、側舞臺輔助升降臺、側舞臺補償升降臺、后舞臺補償升降臺等，應進行隨機抽測，同類設備抽測數量不少于5臺，配置設備不足5臺時逐臺測試。

舞臺機械設備的運行速度和載荷也是影響測試結果的重要原因，通常情況下，載荷越大、速度越快，噪聲越大。在噪聲測試的過程中，應指定一種或多種運行速度和載荷設置方法進行噪聲測試，例如規定負載和運行條件下、滿載條件下、無負載(空載)條件下、正常使用時，產生最大噪聲輸出對應的工作條件下等[11]。為模擬實際演出條件，測試時，設備可在80%額定速度及50%額定載荷下運行。

3.4 測試流程

綜上所述，舞臺機械排放噪聲的測試流程應當包括以下主要步驟：

1)測試時劇場內無演出，測試環境和條件滿足上文中對舞臺和觀眾席的有關要求。

2)對各類機械設備進行測試前，應先測量不少于15s的背景噪聲，并進行記錄。

3)在選定的測試地點進行測試時，測試設備應置于規定位置的水平狀態，傳聲器指向舞臺方向。

4)根據舞臺機械的運行特點和舞臺機械排放噪聲的頻率特性，噪聲測試評價量應選用等效連續A聲級，用LAeq表示，單位為dB(A)。

當t為非連續離散值時，LAeq的計算方法如下式(1)所示：

(1)

式中，LAi——第ti時段內的A聲級，單位dB(A)；ti——第i段時間，單位s或min。

5)對選定的被測設備，按規定的運行要求逐臺運行，在運行周期中確定運行時段進行測試。當設備運行單行程(上升/下降、前進/后退)時間不小于15s時，每次測試時間不少于15s；當運行單行程時間小于15s時，每次測試時間按單行程運行時間測試。為減少測量結果的不確定性，每臺設備往復行程各測3次，記錄等效連續A聲級最大值。

6)測試結果應針對背景噪聲的大小進行修正，修正方法見3.5節。

3.5 背景噪聲及修正方法

在測量過程中，關掉待測聲源得到背景噪聲，打開待測聲源即得到總噪聲級。所謂背景噪聲的測量，即在關閉待測聲源的條件下對背景噪聲進行檢測。一般而言，背景噪聲與機械排放噪聲的差值越大，背景噪聲對測量結果的影響越小，在傳聲器位置，當聲壓級差值小于3dB時，可認為機械排放噪聲值小于或等于背景噪聲，得到的測試數據僅供參考。根據被測機械在開啟和關閉兩種狀態下測得的聲壓級差值計算，最終得到測量結果的修正方法如下：

1)觀眾席敏感點噪聲值與背景噪聲值相差不小于10dB(A)時，噪聲測量值不做修正。

2)觀眾席敏感點噪聲值與背景噪聲值相差在3～10dB(A)之間時，將其差值取整后，按表2進行修正。

表2 測量結果修正表

3)觀眾席敏感點噪聲值與背景噪聲值相差小于3dB(A)時，應采取措施降低背景噪聲后，再按照前兩種情況解決。

3.6 測試記錄

舞臺機械設備噪聲的測試記錄格式應規范，記載內容真實、完整，保證設備相關數據的科學性和有效性。主要測試記錄內容應包括所有被測設備信息、測試條件和主要測試結果等，詳見表3。

4 排放噪聲限值

考慮到劇場的實際應用類別和設備基本情況。需進行排放噪聲測試的設備主要包括臺上的單點吊機、電動吊桿(包括景物和燈光吊桿)、飛行機構、大幕機(包括升降、對開、斜拉三種主要工作形式)、防火幕、假臺口上片、假臺口側片、燈光渡橋、測燈光吊架(籠)以及服務于臺下的樂池升降欄桿、樂池升降臺、主舞臺升降臺、側舞臺車臺、后舞臺車臺、轉臺(車載轉臺)、輔助升降臺、補償升降臺等。根據單向設置限值(控制最大噪聲級)的需求，這些舞臺機械單臺設備噪聲排放在觀眾席區域的測試結果(經背景噪聲修正后)不應大于表4規定的三類限值，其中性能指標排序A>B>C。當噪聲測試結果符合某種性能的指標時，判定為該類指標合格。具體應當選擇A類、B類、還是C類，根據演出場館設計需要確定。

表3 舞臺機械設備排放噪聲測試記錄表(示例)

根據上表4的限值，有：

1)當最終確認測量值不大于A類限值時，判定該設備排放噪聲測試結果為A類合格；

2)當最終確認測量值大于A類限值但不大于B類限值時，判定該設備排放噪聲測試結果為B類合格；

3)當最終確認測量值大于B類限值但不大于C類限值時，判定該設備排放噪聲測試結果為C類合格；

4)當最終確認測量值大于C類限值時，判定該設備排放噪聲測試結果為不合格，建議應采取更加有效的降噪措施。

表4 觀眾席舞臺機械噪聲排放限值

5 結束語

標準化是演出行業發展和興旺的保障，也是我國劇場的演化和發展走向成熟的標志。本文主要針對劇場觀演環境中噪聲的主要來源之一—舞臺機械排放噪聲的測試和限值標準化方法進行了探討，較為全面地論述了測試的條件、測試方法和排放噪聲的限值設置方式，為進一步設置針對演出場所的舞臺機械噪聲標準草案研究提供了基礎，其測試方法和限值也能為國內舞臺機械的設計、制造和使用單位提供參考。