一種攝影攝像專用電動(dòng)軌道車的設(shè)計(jì)

王文博，李海龍

（山東華宇工學(xué)院，山東 德州 253000）

0 引言

隨著國際社會(huì)上對影視劇和體育賽事的畫面精美程度、鏡頭豐富程度的要求不斷提高，軌道移動(dòng)攝影車作為不可或缺的特種設(shè)備體現(xiàn)出前所未有的重要價(jià)值。

東京奧運(yùn)會(huì)蘇炳添的百米飛人大戰(zhàn)中，與運(yùn)動(dòng)員們同步，從側(cè)面以每秒鐘近10 m的速度快速的滑行而拍攝出的鏡頭，便是高速軌道上的微型攝像機(jī)完成的。但是這種攝像設(shè)備對軌道要求極其嚴(yán)格，安裝復(fù)雜且滑行的過程中畫面有時(shí)候會(huì)抖動(dòng)使用面窄，不適用于大量裝備。因此，研發(fā)和完善適用于賽事轉(zhuǎn)播和影視拍攝的移動(dòng)軌道車，既能滿足制作的現(xiàn)實(shí)要求，又能避免從國外租借或者購買高價(jià)設(shè)備。

1 攝影移動(dòng)車整體及各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

攝像用軌道車是在攝像中用于對攝像機(jī)進(jìn)行固定車輛，它通常通過底部的車輛輪系與軌道相配合，利用軌道的限位作用使攝像機(jī)平穩(wěn)的移動(dòng)，從而拍攝出穩(wěn)定的畫面。現(xiàn)有軌道車存在的問題在于，為了保證運(yùn)行的平穩(wěn)性，采用的都是雙軌并列的軌道進(jìn)行鋪設(shè)，這種軌道車的軌道運(yùn)輸時(shí)占用空間較大，且在不平整底面鋪設(shè)時(shí)，容易使兩條軌道無法保持平行，造成攝像過程中畫面的抖動(dòng)。

1.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

這種攝影攝像用電動(dòng)軌道車[1]，包括底盤，底盤底部設(shè)置一對與單根導(dǎo)軌相配合的主動(dòng)輪，主動(dòng)輪與底盤平行，主動(dòng)輪上設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)，底盤的至少一端鉸接至少一個(gè)輔助架，輔助架底部設(shè)置一對輔助輪與單根導(dǎo)軌相配合，輔助輪分別位于單根導(dǎo)軌兩側(cè)。底盤頂部設(shè)置設(shè)備座。單根導(dǎo)軌橫截面為“H”型。它能夠適用于單條鋪設(shè)的軌道，減輕了軌道的購買與運(yùn)輸成本，且單條軌道不會(huì)出現(xiàn)雙軌不平行的問題，能夠保證畫面高質(zhì)量的拍攝完成。

1.2 整體結(jié)構(gòu)的工作原理

底盤（1）底部設(shè)置一對與單根導(dǎo)軌相配合的主動(dòng)輪（2），主動(dòng)輪（2）與底盤（1）平行，一對主動(dòng)輪卡接在導(dǎo)軌兩側(cè)。主動(dòng)輪上設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)（3），驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使底盤能夠在單根導(dǎo)軌上進(jìn)行移動(dòng)。底盤（1）的至少一端鉸接至少一個(gè)輔助架（4），輔助架（4）底部設(shè)置一對輔助輪（5），輔助輪同樣卡接在單根導(dǎo)軌的兩端。底盤（1）頂部設(shè)置設(shè)備座（6）。輔助架與底座鉸接，使本裝置在轉(zhuǎn)彎時(shí)，通過鉸接點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)底座順暢地通過彎道，從而在彎道處也可流暢的進(jìn)行拍攝。單根導(dǎo)軌橫截面為“H”型。其中主動(dòng)輪（2）包括動(dòng)力輪（7）與鎖緊輪（8），分別位于單根導(dǎo)軌兩側(cè)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)（3）與底盤（1）底部固定連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)（3）的電機(jī)軸與動(dòng)力輪（7）轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器連接。動(dòng)力輪（7）與鎖緊輪（8）均為彈性輪，且均與單根軌道側(cè)面接觸，適應(yīng)單根軌道的限位，從而克服雙軌道在崎嶇地面不好鋪設(shè)、轉(zhuǎn)彎動(dòng)作銜接不順暢的問題。另外，因能適用于多種不同的拍攝環(huán)境中且采購價(jià)格相對較低，可節(jié)省部分采購費(fèi)用。

圖1 攝影攝像用電動(dòng)軌道車整體結(jié)構(gòu)圖

1.3 部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一種攝影攝像用電動(dòng)軌道車主要包括其主要由單條軌道部分、設(shè)備座部分、底盤部分、主動(dòng)輪輔助輪部分等。其中輔助輪（5）（圖1）分別位于單根導(dǎo)軌兩側(cè)。輔助架（4）在底盤（1）尾部一端設(shè)置兩個(gè)，兩個(gè)所述輔助架（4）之間鉸接。設(shè)備座（6）包括絲杠電機(jī)（9）、升降座（10）、升降支桿（11）與轉(zhuǎn)動(dòng)座（12），升降支桿（11）設(shè)置在升降座（10）與底盤（1）頂面之間，升降座（10）底部的底盤（1）中心處設(shè)置安裝座（13），絲杠電機(jī)（9）固定在安裝座（13）上，絲杠電機(jī)（9）的絲杠與升降座（10）底面轉(zhuǎn)動(dòng)連接，轉(zhuǎn)動(dòng)座（12）軸承安裝在升降座（10）頂面上。

底盤（1）兩側(cè)設(shè)置支撐架（14），所述支撐架（14）底部設(shè)置支撐輪（15），包括底盤1，底盤作為其上攝影設(shè)備的承載部件[2]。輔助架與底座鉸接，使本裝置在轉(zhuǎn)彎時(shí)，通過鉸接點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)底座順暢地通過彎道，從而在彎道處也可流暢的進(jìn)行拍攝。

單根導(dǎo)軌橫截面為“H”型（圖2），可采用“H”型鋼進(jìn)行軌道的制作。軌道底部螺栓固定平板底座用于穩(wěn)定支撐，兩側(cè)邊的滑槽作為主動(dòng)輪與輔助輪的限位槽。當(dāng)?shù)鬃哂休d人或者其他承載需求時(shí)，在底座底部需安裝與單根導(dǎo)軌頂面滾動(dòng)接觸的輪組，以該輪組作為主要的受力輪系。

圖2 “H”型軌道結(jié)構(gòu)體

主動(dòng)輪2包括動(dòng)力輪7與鎖緊輪8（圖2），底座底部兩側(cè)分別用螺栓固定動(dòng)力輪支架與鎖緊輪支架，其中動(dòng)力輪支架上軸承連接動(dòng)力輪轉(zhuǎn)軸，動(dòng)力輪與動(dòng)力輪轉(zhuǎn)軸固定連接，鎖緊輪支架上軸承連接鎖緊輪轉(zhuǎn)軸，鎖緊輪與鎖緊輪轉(zhuǎn)軸固定連接。動(dòng)力輪7與鎖緊輪8分別位于單根導(dǎo)軌兩側(cè)，通過單根導(dǎo)軌對輪系的限位作用使底座在導(dǎo)軌上穩(wěn)定的支撐。驅(qū)動(dòng)電機(jī)3與底盤1底部螺栓固定，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的電機(jī)軸與動(dòng)力輪7轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器連接。動(dòng)力輪7與鎖緊輪8均為彈性輪，動(dòng)力輪與鎖緊輪外壁上均膠結(jié)橡膠層，動(dòng)力輪7與鎖緊輪8均與單根軌道側(cè)面壓力接觸，以此保障主動(dòng)輪對于單條軌道的咬合，使底座在單根導(dǎo)軌上的固定更穩(wěn)定。同理，輔助輪同樣在導(dǎo)軌兩側(cè)與導(dǎo)軌緊密接觸，從而保證輔助輪對于底座的支撐效果。輔助架4在底盤1尾部一端設(shè)置兩個(gè)，兩個(gè)輔助架4之間鉸接。通過兩個(gè)輔助架的設(shè)置，分擔(dān)了底座的受力[2]，同時(shí)可以對底座進(jìn)行更加穩(wěn)定的支撐。

設(shè)備座6（圖3）包括絲杠電機(jī)9、升降座10、升降支桿11與轉(zhuǎn)動(dòng)座12，升降支桿11安裝在升降座10與底盤1頂面之間，升降座10底部的底盤1中心處螺栓固定安裝座13，安裝座為空心結(jié)構(gòu)。絲杠電機(jī)9螺栓固定在安裝座13上，安裝座內(nèi)作為絲杠電機(jī)絲杠的下行緩沖腔。絲杠電機(jī)9的絲杠與升降座10底面通過球頭轉(zhuǎn)動(dòng)連接，轉(zhuǎn)動(dòng)座12（圖4）軸承安裝在升降座10頂面上。轉(zhuǎn)動(dòng)座12作為攝影機(jī)或者攝影機(jī)搖臂的安裝位置[3]。

圖3 （序號同上）攝影攝像用電動(dòng)軌道車部分結(jié)構(gòu)圖

圖4 （序號同上）攝影攝像用電動(dòng)軌道車部分結(jié)構(gòu)圖

攝像用軌道車是在攝像中用于對攝像機(jī)進(jìn)行固定車輛，他通常通過底部的車輛輪系與軌道相配合，利用軌道的限位作用使攝像機(jī)平穩(wěn)的移動(dòng)，從而拍攝出穩(wěn)定的畫面。現(xiàn)有軌道車存在的問題在于，現(xiàn)有軌道車為了保證運(yùn)行的平穩(wěn)性，采用的都是雙軌并列的軌道16（圖5）進(jìn)行鋪設(shè)，這種軌道車的軌道運(yùn)輸時(shí)占用空間較大，且在不平整底面鋪設(shè)時(shí)，容易造成兩條軌道無法保持平行，造成攝像過程中畫面的抖動(dòng)。

圖5 （序號同上）攝影攝像用電動(dòng)軌道車

底盤1兩側(cè)螺栓固定支撐架14（圖4），支撐架14底部安裝支撐輪15，支撐輪與地面相接觸。在地面平整且對設(shè)備穩(wěn)定性要求較高的拍攝場所[4]，可在底座兩側(cè)安裝支撐架與支撐輪，以此輔助對底座進(jìn)行支撐，保障底座的平穩(wěn)運(yùn)行。

1.4 設(shè)計(jì)可行性分析

軌道車適用于單條軌道，通過驅(qū)動(dòng)輪可驅(qū)動(dòng)軌道車在軌道上移動(dòng)，通過輔助架底部的輔助輪可使底盤在單條軌道上穩(wěn)定支撐。其中輔助架與底座鉸接，使本裝置可進(jìn)行順暢的轉(zhuǎn)向，從而在彎道處也可流暢的進(jìn)行拍攝。本裝置僅通過單條滑軌即可實(shí)現(xiàn)軌道車的平穩(wěn)移動(dòng)，滿足預(yù)期的平穩(wěn)拍攝的要求，同時(shí)節(jié)省了軌道的采購與運(yùn)輸成本。單條軌道能夠更好地處理彎道部分，使軌道車能夠更順暢的完成直線行駛與彎道處的銜接工作。

2 設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性對比

設(shè)計(jì)的攝像軌道車在性能和所需的場地要求、經(jīng)濟(jì)環(huán)保性等多個(gè)方面都與傳統(tǒng)的攝影車有了很大的改進(jìn)和優(yōu)化，方便攝影師的操作，單軌道攝影車與傳統(tǒng)攝影車的比較見表1。

表1 單軌道攝影車與傳統(tǒng)攝影車進(jìn)行比較

3 結(jié)語

針對目前市場上的軌道攝影設(shè)備的局限性,設(shè)計(jì)了一種單軌道移動(dòng)攝影車。其主要由單條軌道、設(shè)備座、鎖緊輪、升降座、轉(zhuǎn)動(dòng)座等組成。單根軌道安裝方便，攝影師可以通過簡單的操作從而能夠輕易實(shí)現(xiàn)各種高質(zhì)量的拍攝應(yīng)用，輕松解決拍攝期間畫面抖動(dòng)的問題。而且采購價(jià)格比較低廉，適用多種不同的拍攝環(huán)境，切實(shí)給攝影師帶來不一樣的攝效果和體驗(yàn)，具有一定的使用價(jià)值。