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摘要：现代舞台表演中越来越离不开舞台机械，舞台机械的运行安全直接影响表演人员的安全。通过对舞台机械防护装置的研究，介绍了行程限位装置，超负荷保护装置，松绳保护装置，制动装置，止逆装置和锁定装置，防挤压、防剪切装置的具体功能及应用，以提高舞台机械在使用时的安全系数。
关键词：安全性；舞台机械；防护装置
安全可靠是舞台机械最重要的指标。除了在设计时，要有足够的安全系数（电气和控制系统亦然）；各类完善的安全保护装置和报警装置是其必不可少的关键设备之一。安全保护装置的作用是保证设备在正常运行时能够按预定方案运行而不产生意外事故，防止错误操作和违章操作所导致的严重后果；保证在舞台机械运行时不对演员和维修人员造成人身伤害，这种能力和功能的实现通常由机械本身和电气控制配置共同完成。
1.安全保护装置分类与构成
舞台机械的防护装置可分为机械和电气两大类，但大多防护装置都是机械装置和电气设备结合在一起的。安全防护装置一般由三部分组成：检测部分、二次仪表报警控制系统、机械安装与联接部分。检测部分主要包括：力传感器，角度或长度传感器，光电信号、红外信号、激光信号等检测系统等。二次仪表报警控制系统即微机智能化报警控制系统。根据设备的安装场合使用等方面的不同需求，应配置不同类型和性能的安全装置。
2.舞台机械安全防护装置
2.1.行程限位装置
在舞台机械中存在运动的设备均需要行程限位装置，以保证运行安全。行程限位装置由行程开关和极限行程开关构成。而言，行程开关对于台上悬挂类设备的安全至关重要，可以使设备在规定行程内运动；极限行程开关是为防止设备运行到最大行程时因某种原因没有停止运行而上行冲顶及下行触及台面，避免由于过卷扬提升造成的钢丝绳被拉断、重物坠落等事故发生。对台面类设备来说，它们是防止设备在升降、平移过程中超过行程而发生撞击和损坏设备的事故。
限位装置常见的结构形式有比例丝杆式，凸轮式或集成为一个高度限制器。它们都是通过一定的传动链与驱动机构相连，与驱动机构有一定的传动比关系，并在驱动机构的带动下作直线或旋转运动，到达预设位置时触发行程开关，使机构断电，停止工作；或直接在驱动机构上加装编码器组件进行信号采样输入计算机处理。安装位置视不同的设备而定。例如对防火幕、假台口、灯光渡桥等带有平衡重采用曳引方式运行的设备，行程开关安置在平衡重运行的轨道上，安装方便，也无需额外的机构。一般行程开关装在控制回路中，极限行程开关装在主回路中。
2.2.超负荷保护装置
为防止悬吊设备的过载破坏，要加装起重量限制器以起到安全保护作用。起重量限制器主要有机械式和电气式两种型式。机械式是将吊重直接或间接地作用于杠杆，或偏心轮，或弹簧上，从而使其控制电器开关。电气式从吊重作用于电气压力传感器，通过放大器等电子仪器使吊重在仪表上显示出来。机械式起重量限制器构造简单，但体积大、质量大等缺点；电气式起重量限制器有体积小、质量轻、动作灵敏等优点。当设备超出额定运行速度时，此装置能迅速切断电气线路，以防止发生事故。
2.3.松绳保护装置
吊杆运行时若排绳出现问题极可能引起松绳现象，松绳会引起钢丝绳伸缩不等，造成单根钢丝绳的集中受力，使钢丝绳的安全系数降低。松绳检测保护装置可以时刻监测是否出现松绳，以保护钢丝，防止钢丝集中受理出现断裂。
装置安装在吊点滑轮附近，单根钢丝绳可以分离采样，且共用一个非接触式行程开关；各张紧弹簧独立可调，并具有较大范围调节裕量。在钢丝绳张力的作用下，取样杆克服张紧弹簧作用力，取样拉线处于松弛状态，此时，行程开关处于常闭状态，吊杆正常运行。当某一根钢丝绳松弛到某一预定状态时，在张紧弹簧的作用下，取样拉线拉动检测片脱离行程开关，行程开关断开，通过控制回路，使吊杆驱动机停止运转，从而达到保护目的。在人为调整好钢丝绳松紧程度后，检测片靠不平衡反转力矩自动复位，行程开关重新处于闭合状态，吊杆恢复正常运行。
2.4.制动装置
每个制动器应能够独立承受全部载荷，制动器的制动力只能由重力或弹簧力产生。常用的标准系列制动器有电力液压块式制动器，电磁块式制动器、盘式制动器等。
2.5.止逆装置和锁定装置
在某些场合和情况下舞台设备在运行到预定位置后会出现意外运动的情况，例如：在演出时为开动吊机及吊杆意外下行。在吊机上安装手动止逆装置，可实现两个功能：第一，在机构处于动作位置的同时，通过触点开关断开电机总电源，可避免再次开动吊机；第二，在演出时，当各吊杆到位后，手动锁定止逆机构，可防止吊杆意外下滑。以上两动作互锁，只有使止逆机构复位才能再次启动电机。
2.6.防挤压、防剪切装置
舞台机械（主要是台下机械）直接危及演员人身安全的是挤压、剪切和人身跌落事故，舞台机械的设计应充分考虑预防这几种情况的发生。
挤压是在车台或车转台左右或前后运动过程中，对人员产生的伤害；剪切是在升降台上、下运动过程中，升降台之间、升降台与固定台之间的剪切运动对人员的伤害。常用措施是在这些设备的边缘设置安全开关，也叫防剪切、防挤压装置。光电开关具有响应速度快，精度高并可非接触无损伤地进行检测，适宜用作防剪切装置上的开关。
防剪切装置其主要由具有一定形状的在与人身接触时能产生一定的变形而使光束收到阻隔同时又不会伤及人身的橡胶管、橡胶支架，置于橡胶管两端的光束发射器和光束接受传感器组成。工作时，发射端发出一束红外光带，这样就在发射端和接受端之间的橡胶管内形成了一个有效的红外光栅，在设备运动时，只要有人员碰到橡胶管使之变形，红外发射端发出的红外光栅受阻，接受端的工作状态就会发生变化，输出信号，控制系统立即控制设备停止运行。
3.总结：
安全防护装置是舞台设备安全运行的基础，直接影响了表演人员的安全。安装安全防护装置，并充分了解和掌握安全装置的功能与作用，是舞台机械设备长久安全运行的保证。进一步强化安全防护装置的功能和作用对舞台机械的发展可以起到促进作用。
参考文献：
[1] 段慧文. 舞台机械工程验收中的常见问题和控制系统设计[J]. 科技传播. 2010（07）
[2] 王宏武，魏发孔. 钢丝绳承载受力特性分析及计算[J]. 甘肃科技. 2007（09）
[3] 李旭宁. 大型舞台运动控制系统关键技术研究及软件设计[J]. 中国建筑金属结构 2009（11）
关键词：安全性；舞台机械；防护装置
安全可靠是舞台机械最重要的指标。除了在设计时，要有足够的安全系数（电气和控制系统亦然）；各类完善的安全保护装置和报警装置是其必不可少的关键设备之一。安全保护装置的作用是保证设备在正常运行时能够按预定方案运行而不产生意外事故，防止错误操作和违章操作所导致的严重后果；保证在舞台机械运行时不对演员和维修人员造成人身伤害，这种能力和功能的实现通常由机械本身和电气控制配置共同完成。
1.安全保护装置分类与构成
舞台机械的防护装置可分为机械和电气两大类，但大多防护装置都是机械装置和电气设备结合在一起的。安全防护装置一般由三部分组成：检测部分、二次仪表报警控制系统、机械安装与联接部分。检测部分主要包括：力传感器，角度或长度传感器，光电信号、红外信号、激光信号等检测系统等。二次仪表报警控制系统即微机智能化报警控制系统。根据设备的安装场合使用等方面的不同需求，应配置不同类型和性能的安全装置。
2.舞台机械安全防护装置
2.1.行程限位装置
在舞台机械中存在运动的设备均需要行程限位装置，以保证运行安全。行程限位装置由行程开关和极限行程开关构成。而言，行程开关对于台上悬挂类设备的安全至关重要，可以使设备在规定行程内运动；极限行程开关是为防止设备运行到最大行程时因某种原因没有停止运行而上行冲顶及下行触及台面，避免由于过卷扬提升造成的钢丝绳被拉断、重物坠落等事故发生。对台面类设备来说，它们是防止设备在升降、平移过程中超过行程而发生撞击和损坏设备的事故。
限位装置常见的结构形式有比例丝杆式，凸轮式或集成为一个高度限制器。它们都是通过一定的传动链与驱动机构相连，与驱动机构有一定的传动比关系，并在驱动机构的带动下作直线或旋转运动，到达预设位置时触发行程开关，使机构断电，停止工作；或直接在驱动机构上加装编码器组件进行信号采样输入计算机处理。安装位置视不同的设备而定。例如对防火幕、假台口、灯光渡桥等带有平衡重采用曳引方式运行的设备，行程开关安置在平衡重运行的轨道上，安装方便，也无需额外的机构。一般行程开关装在控制回路中，极限行程开关装在主回路中。
2.2.超负荷保护装置
为防止悬吊设备的过载破坏，要加装起重量限制器以起到安全保护作用。起重量限制器主要有机械式和电气式两种型式。机械式是将吊重直接或间接地作用于杠杆，或偏心轮，或弹簧上，从而使其控制电器开关。电气式从吊重作用于电气压力传感器，通过放大器等电子仪器使吊重在仪表上显示出来。机械式起重量限制器构造简单，但体积大、质量大等缺点；电气式起重量限制器有体积小、质量轻、动作灵敏等优点。当设备超出额定运行速度时，此装置能迅速切断电气线路，以防止发生事故。
2.3.松绳保护装置
吊杆运行时若排绳出现问题极可能引起松绳现象，松绳会引起钢丝绳伸缩不等，造成单根钢丝绳的集中受力，使钢丝绳的安全系数降低。松绳检测保护装置可以时刻监测是否出现松绳，以保护钢丝，防止钢丝集中受理出现断裂。
装置安装在吊点滑轮附近，单根钢丝绳可以分离采样，且共用一个非接触式行程开关；各张紧弹簧独立可调，并具有较大范围调节裕量。在钢丝绳张力的作用下，取样杆克服张紧弹簧作用力，取样拉线处于松弛状态，此时，行程开关处于常闭状态，吊杆正常运行。当某一根钢丝绳松弛到某一预定状态时，在张紧弹簧的作用下，取样拉线拉动检测片脱离行程开关，行程开关断开，通过控制回路，使吊杆驱动机停止运转，从而达到保护目的。在人为调整好钢丝绳松紧程度后，检测片靠不平衡反转力矩自动复位，行程开关重新处于闭合状态，吊杆恢复正常运行。
2.4.制动装置
每个制动器应能够独立承受全部载荷，制动器的制动力只能由重力或弹簧力产生。常用的标准系列制动器有电力液压块式制动器，电磁块式制动器、盘式制动器等。
2.5.止逆装置和锁定装置
在某些场合和情况下舞台设备在运行到预定位置后会出现意外运动的情况，例如：在演出时为开动吊机及吊杆意外下行。在吊机上安装手动止逆装置，可实现两个功能：第一，在机构处于动作位置的同时，通过触点开关断开电机总电源，可避免再次开动吊机；第二，在演出时，当各吊杆到位后，手动锁定止逆机构，可防止吊杆意外下滑。以上两动作互锁，只有使止逆机构复位才能再次启动电机。
2.6.防挤压、防剪切装置
舞台机械（主要是台下机械）直接危及演员人身安全的是挤压、剪切和人身跌落事故，舞台机械的设计应充分考虑预防这几种情况的发生。
挤压是在车台或车转台左右或前后运动过程中，对人员产生的伤害；剪切是在升降台上、下运动过程中，升降台之间、升降台与固定台之间的剪切运动对人员的伤害。常用措施是在这些设备的边缘设置安全开关，也叫防剪切、防挤压装置。光电开关具有响应速度快，精度高并可非接触无损伤地进行检测，适宜用作防剪切装置上的开关。
防剪切装置其主要由具有一定形状的在与人身接触时能产生一定的变形而使光束收到阻隔同时又不会伤及人身的橡胶管、橡胶支架，置于橡胶管两端的光束发射器和光束接受传感器组成。工作时，发射端发出一束红外光带，这样就在发射端和接受端之间的橡胶管内形成了一个有效的红外光栅，在设备运动时，只要有人员碰到橡胶管使之变形，红外发射端发出的红外光栅受阻，接受端的工作状态就会发生变化，输出信号，控制系统立即控制设备停止运行。
3.总结：
安全防护装置是舞台设备安全运行的基础，直接影响了表演人员的安全。安装安全防护装置，并充分了解和掌握安全装置的功能与作用，是舞台机械设备长久安全运行的保证。进一步强化安全防护装置的功能和作用对舞台机械的发展可以起到促进作用。
参考文献：
[1] 段慧文. 舞台机械工程验收中的常见问题和控制系统设计[J]. 科技传播. 2010（07）
[2] 王宏武，魏发孔. 钢丝绳承载受力特性分析及计算[J]. 甘肃科技. 2007（09）
[3] 李旭宁. 大型舞台运动控制系统关键技术研究及软件设计[J]. 中国建筑金属结构 2009（11）