工業設計在嘉興有軌電車中的應用

□ 楊苑斐

上海軌道交通設備發展有限公司 上海 200245

1 應用背景

工業設計是工業化發展的產物,伴隨著社會、經濟、文化、科學技術的發展而不斷完善。工業設計是以工業產品為主要對象,綜合運用科技成果和工學、美學、心理學、經濟學等知識,對工業產品的功能、結構、形態、包裝等進行整合優化的創新活動。簡單而言,工業設計將工業產品的技術與外觀設計結合起來,不僅要確保工業產品的技術功能,而且要給人以美的享受。

軌道交通車輛的工業設計指在既有技術基礎上,對車體外觀造型、車身色彩、內部環境、座椅、燈光、材料質感,以及一切與駕乘人員有關的部件進行研究,進而更加符合人的生理、心理、審美等方面的要求[1-2]。

2 軌道交通車輛工業設計意義

制造業是創新的主體,更是實體經濟的核心組成部分。工業設計屬于高端、綜合引領性創新模式,制造業能否充分掌握設計創新能力,對于我國工業經濟高質量發展而言具有重要意義。《制造業設計能力提升專項行動計劃(2019—2022年)》明確指出,要強化高端裝備制造業的關鍵設計。在軌道交通領域,重點突破列車轉向架、高速列車車軸的設計,列車車體材料、結構、內部布局、輔助設備設施的優化設計,先進城市有軌電車、中低速磁懸浮列車、跨座式單軌列車、市郊通勤動車組等新型軌道交通工具的設計。

作為高端制造業的代表,軌道交通車輛的工業設計能力需要大力提高。提高工業設計能力,能夠為軌道交通車輛植入更高品質、更綠色、更可持續的設計理念;能夠綜合應用新材料、新技術、新工藝、新模式,促進科技成果轉化應用;能夠推動集成創新和原始創新,助力解決軌道交通行業短板領域的設計問題;同時有助于在科技、制造、知識產權、投資、人才、軟件、硬件、內容、服務、企業管理等方面形成工業設計的完整體系和產業鏈、創新鏈[3]。

3 軌道交通車輛工業設計作用

3.1 企業與市場的橋梁

工業設計是企業與市場的橋梁,通過工業設計,可以提高軌道交通車輛的實用性,用符合審美的方式來解決技術問題,提高軌道交通車輛的外觀、宜人性、安全性等,并盡量減少成本。通過對市場、用戶、乘客等進行分析研究,了解市場變化及用戶、乘客需求,不斷完善工業設計,以滿足市場需求。可以說,工業設計賦予了軌道交通車輛形象和美學價值,將生產、技術與用戶、乘客緊密聯系起來[4]。

一般情況下,乘客并不十分關心軌道交通車輛背后的各種技術,而更在意軌道交通車輛的造型是否美觀,顏色是否好看,座椅是否舒適,上下車是否方便等。這些最直觀的審美和乘坐體驗感,是乘客最為關注的,也是工業設計所需要解決的問題。工業設計用合乎乘客審美與乘坐體驗感的方式將各種技術、各種功能、各種結構、各種零部件組織起來,使軌道交通車輛在實現功能的基礎上,滿足乘客的審美需求價值,為企業贏得市場競爭力。

3.2 增值的手段

工業設計是軌道交通車輛增值的手段。工業設計使軌道交通車輛增值有兩種方式。一是通過工業設計,優化軌道交通車輛結構、材料、安裝方式等,從而降低軌道交通車輛的成本,實現產品增值。二是通過工業設計,使軌道交通車輛在使用價值的基礎上增添精神價值,這一精神價值既包括審美意義上的價值,也包括個性和象征意義上的價值。在激烈的市場競爭中,產品的品質決定了企業的成敗。產品的品質不單單指軌道交通車輛的機械性能、電氣性能、可靠性、耐久性等客觀技術指標,而且包括工業設計的品質,即通過工業設計賦予軌道交通車輛在審美和象征意義上的價值[5]。

業主選擇軌道交通車輛的標準不僅著眼于哪家企業的技術更先進,哪家企業的報價更低,而且包括軌道交通車輛的造型是否美觀,車內布置是否符合人機工程學等。在技術日趨成熟的今天,企業不僅要通過技術實現絕對的優勢,而且要通過工業設計來提高軌道交通車輛的品質。

4 軌道交通車輛工業設計過程

4.1 研究內容

軌道交通車輛工業設計的主要研究內容包括:① 人,即與軌道交通車輛相關的所有使用者,包括生產者、運輸者、組裝者、操作者、維修者、業主、乘客等;② 機,即軌道交通車輛本身,包括造型色彩、人機界面、結構技術、材料工藝等;③ 環境,主要指軌道交通車輛的具體使用環境及對軌道交通車輛產生影響的社會、經濟、文化、市場環境等。工業設計理論主要包括人機工程學、設計美學、設計心理學、產品語義學、綠色設計等。對軌道交通車輛進行工業設計,綜合運用理論、方法,通過對軌道交通車輛相關的人-機-環境系統進行研究分析,對軌道交通車輛進行創新設計,使軌道交通車輛變化、增益、更新、發展,符合人的使用方式、審美習慣等。工業設計的對象是軌道交通車輛,目的在于人,人是工業設計的根本和出發點[6]。軌道交通車輛工業設計研究內容如圖1所示。

圖1 軌道交通車輛工業設計研究內容

4.2 設計過程

軌道交通車輛工業設計是設計、生產、評價、再設計、再生產、再評價的周而復始、不斷循環的過程。進行一輪又一輪的工業設計活動,是為了滿足使用者的需求,同時使軌道交通車輛技術不斷改進、完善,幫助企業在激烈的市場競爭中更好地發展[7]。軌道交通車輛工業設計是提出問題、分析問題、解決問題的過程,并且是創造新產品的過程。

在進行工業設計之前,必須提出問題。例如:業主需要時尚現代的外觀,應該如何實現？如何使座椅乘坐起來更加舒適？如何方便對設備進行檢修？這些問題有的是業主提出的要求,有的是設計者在人-機-環境系統調研中發現的需求,這些問題就是設計的方向。

在總結一系列問題的基礎上,認真分析每一個問題的構成要素。構成要素一般由人的要素、技術要素、環境要素、審美形態要素組成。了解問題的關鍵,分析問題的主要構成因素,從而可以確定設計的目標。軌道交通車輛工業設計四要素如圖2所示。

圖2 軌道交通車輛工業設計四要素

確定設計目標后,需針對具體要素進行調查,收集相關資料。根據設計目標,結合調研分析結果,詳細展開軌道交通車輛工業設計,從而解決問題。

5 嘉興有軌電車工業設計

5.1 設計要求

南湖號嘉興有軌電車車輛外部及客室內飾應具有主題色調,體現出時尚美觀、簡潔大方、協調統一的特點。以保證車輛的乘坐安全性、舒適性、可靠性為前提,對車輛外觀、內飾及色彩進行設計,車頭造型及車體色彩設計應體現軌道交通車輛的造型特點和功能要求,力求美觀、流暢、動感。車輛外觀設計應力求創新性、唯一性,不能簡單類似于現有其它城市軌道交通車輛[8]。

車輛內部總體布局和裝飾應具有現代美學特點,并融入當地元素,達到國際先進水平。內飾顏色清新,有活力。車內主要設備,包括座椅、扶手、立柱、屏柜、液晶顯示屏、液晶顯示動態電子地圖、售檢票機等布置科學合理,符合人體工程學設計要求,便于使用和維修,同時要考慮客室的通透性和特殊乘客的乘坐需求。

工業設計方案具體包含車輛外觀設計方案、司機室內部設計方案及客室內部設計方案。需要提供新穎、有特點的設計方案,方案必須有獨特的視覺效果。設計方案需滿足車輛技術要求,同時兼顧方便安裝及維護。通過虛擬演示和模型車制作兩種手段來實現設計方案的策劃與驗證,以方便業主在車輛投產前就能對車輛設備、內裝外觀造型進行細致比選和審定,確保車輛的內裝和外飾效果。

5.2 設計過程

在初步方案設計階段,進行以下工作:

(1) 對給定的設計內容和技術要求,包括相關項目信息進行調研分析;

(2) 以創意性簡圖形式對車輛各部位進行初期方案設計;

(3) 以手繪效果圖形式提供若干套車輛外觀方案、司機室內部外觀方案、客室內部外觀方案;

(4) 在提交方案的基礎上進一步篩選,選定幾套車輛外觀方案、司機室內部外觀方案、客室內部外觀方案進行下一步方案設計,并針對修改要求進行相應的修改及優化。

在方案設計階段階段,進行以下工作:

(1) 根據給定的技術基礎進行方案細化設計;

(2) 將細化后的方案向業主介紹提交;

(3) 根據反饋意見進行方案的優化和進一步細化。

在上一階段選定幾套車輛外觀方案、司機室內部外觀方案、客室內部外觀方案的基礎上進行方案設計,進一步體現設計方案的細節。設計方案以三維渲染效果圖形式提交,包括不同視角。每套設計方案提交兩套相應的色彩方案。

提交三維效果圖包括但不限于各種不同視角,可以展現不同部位的細節效果及設計說明文件,文件格式為JPG、PDF、PPT,幅面尺寸為297 mm×420 mm,分辨率不低于300 dpi。

最終與業主確定一套設計方案,作為下一階段詳細設計的基礎。

在詳細設計階段,針對與細化有關的相關部件的數據及圖紙,按照工程要求進行更新,作為詳細設計階段的基礎。在與業主的不斷溝通中完成可視表面的三維數據細化。最終確定車輛的色彩材質效果,提交所有相關部件的材料色彩表格,并確定提交外觀分色方案比例圖。

對外觀、三維曲面進行詳細設計,保證曲面的連續性。以IGES或Alias格式提交選定方案的三維數據。

以線條的形式明確各個特征,包括燈口、窗口、門口、活門形狀、分色位置等。

具有真實效果的車輛最終設計效果圖包括車輛外觀、司機室內部、客室內部,相關要求與上一階段三維效果圖相同。

5.3 設計方案

南湖號嘉興有軌電車的外觀及內裝設計方案在結合嘉興獨特的人文底蘊和地理特征后,充分征求嘉興市民意見,通過數次優化最終確定。車輛外部大面積深色玻璃覆蓋的車身仿若波光粼粼的湖面,淡雅的水鄉白包裹著清新素雅的內飾,車頭兩側具有方向感的深色線條硬朗簡潔。嘉興有軌電車外觀如圖3所示。

圖3 嘉興有軌電車外觀

車輛采用100%低地板設計,內部無縱向臺階,車門入口高度僅為350 mm,方便老人、小孩等上下車。兩側采用全通透大幅車窗,寬敞明亮。客室座椅、扶手符合人機工程學,設有特殊人群區域。客室布置發光二極管顯示屏和液晶顯示大屏幕,方便乘客查看和收聽相關信息。座椅旁設置通用串行總線接口,滿足乘客手機充電需求。嘉興有軌電車內飾如圖4所示。

圖4 嘉興有軌電車內飾

6 結束語

嘉興有軌電車是從用戶、乘客需求出發,在既有自主車輛平臺基礎上融合最新行業技術,集合人性化、智能化、綠色環保等諸多特點的新一代儲能式有軌電車,是自主創新、正向設計的嶄新成果,是當今有軌電車行業最先進、最前沿技術的代表[9]。

嘉興有軌電車技術先進、安全可靠、綠色環保,具有人性化、高顏值,能夠滿足城市居民的需求,有效解決城市交通難題,為城市增添魅力與光彩。