面向城市軌道列車外觀設(shè)計(jì)的地域文化因子影響

梁 哲 ，劉海男 ，向澤銳 ,3，支錦亦 ,3，卜柳茹 ，何天宇

（1.西南交通大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，四川 成都 611756；2.中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130000；3.西南交通大學(xué)人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究所，四川 成都 611756）

城市軌道交通是指城市或都市圈范圍內(nèi)以軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)向的公共客運(yùn)交通系統(tǒng)，包括地鐵系統(tǒng)、輕軌系統(tǒng)、單軌系統(tǒng)（跨座式和懸掛式）、有軌電車系統(tǒng)、磁浮系統(tǒng)、市域快軌和自動(dòng)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)（automated people mover system, APM）等[1-2].“十四五”發(fā)展規(guī)劃期間，中國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)里程有望新增5000 公里，總里程達(dá)1.3 萬公里[3].城市軌道列車作為基礎(chǔ)設(shè)施因其使用壽命長(zhǎng)、更新迭代慢，能夠較為穩(wěn)定地展現(xiàn)和反映所在城市的形象.當(dāng)前我國(guó)城市軌道列車外觀設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)整體的形象設(shè)計(jì)策略、文化鮮明性不足/文化缺位、文化認(rèn)同度普遍較低，在車輛外觀的藝術(shù)性和文化性等方面均有待提升[2].

目前，圍繞文化與城市軌道列車外觀設(shè)計(jì)的研究主要有：徐伯初等[4]提出了地域文化視域下的交通形象塑造理論；董石羽等[5]分析了城市公交系統(tǒng)形象與地域文化間的相互關(guān)系及影響機(jī)制；魏峰等[6]基于城市公共交通系統(tǒng)形象的設(shè)計(jì)要素和原則，構(gòu)建了城市公共交通形象識(shí)別系統(tǒng)；唐珊[7]總結(jié)提出了體現(xiàn)地域物質(zhì)文化和精神文化的地鐵造型設(shè)計(jì)方法；支錦亦等[8]對(duì)地域文化融入城市公共交通視覺形象的相關(guān)研究進(jìn)行了綜述；向澤銳等[9]分析了地域文化的構(gòu)成要素及其層次劃分，并從理念層面、行為層面和視覺層面3 個(gè)維度提出典型地域文化元素的提取與轉(zhuǎn)換方法.

地域文化內(nèi)涵豐富、構(gòu)成因子眾多、影響程度高低不齊，現(xiàn)有研究難以解決設(shè)計(jì)中典型地域文化元素的優(yōu)選問題.本文以城市軌道列車外觀設(shè)計(jì)方案為研究案例，基于地域文化因子的構(gòu)成要素及其權(quán)重關(guān)系，運(yùn)用層次分析法（AHP）構(gòu)建地域文化因子影響層次評(píng)價(jià)模型，優(yōu)選出具有高影響度的地域文化因子，為在城市軌道列車外觀設(shè)計(jì)中表征與呈現(xiàn)典型地域文化特征提供了參考方法.

1 地域文化與城市軌道列車外觀設(shè)計(jì)

1.1 地域文化

文化是一個(gè)被廣泛使用而又暫時(shí)沒有統(tǒng)一定義的術(shù)語，具有多義性、不確定性和層次性特征[9-10].地域文化同樣是個(gè)模糊的概念：張鳳琦[11]認(rèn)為地域文化是相應(yīng)空間內(nèi)特定人群思維模式和行為模式的總和；白欲曉[12]認(rèn)為地域文化是具有地域特征和相應(yīng)屬性的文化形態(tài)；徐伯初等[4]認(rèn)為地域文化是指在一定的地域范圍內(nèi)，經(jīng)過長(zhǎng)期發(fā)展而積累形成的歷史遺存、文化形態(tài)、社會(huì)習(xí)俗、生產(chǎn)生活方式等.

1.2 地域文化因子的構(gòu)成要素

將地域文化劃分為3 個(gè)層級(jí)[9-10]（物質(zhì)層、制度層、精神層），如圖1.

圖1 地域文化因子的要素劃分及關(guān)系Fig.1 Classification and interrelationship of regional cultural factors

從外觀設(shè)計(jì)視角將地域文化因子分為文化造型因子、文化色彩因子和文化內(nèi)涵因子：文化造型因子是地域文化中的形態(tài)文化元素，主要用于提取列車型線，抽象概括（仿生/仿形）設(shè)計(jì)原型形態(tài)；文化色彩因子是地域文化中的色彩文化元素，用于提取和構(gòu)建反映地域文化的色彩集；文化內(nèi)涵因子是地域文化中的理念文化元素，用于提煉地域核心精神和文化主題.

1.3 城市軌道列車外觀設(shè)計(jì)

城市軌道列車通常運(yùn)行于特定的目標(biāo)城市和固定線路，是城市中一道流動(dòng)的風(fēng)景線，也是傳承和展現(xiàn)城市文化的重要載體.在城市軌道列車外觀設(shè)計(jì)中融入城市文化、運(yùn)營(yíng)線路文化有助于提升城市形象、打造城市名片[2,13-14].造型設(shè)計(jì)和外飾設(shè)計(jì)（特別是涂裝設(shè)計(jì)）是城市軌道列車外觀設(shè)計(jì)的兩大核心內(nèi)容[2]，也是視覺表征的重要載體.設(shè)計(jì)實(shí)踐中，可在滿足技術(shù)要素、美學(xué)要素、人因要素的前提下，通過融入文化元素的外觀造型和涂裝設(shè)計(jì)來提升列車的文化精神內(nèi)涵[15].因此，城市軌道列車外觀設(shè)計(jì)應(yīng)基于技術(shù)和人因約束，結(jié)合不同城市的地域文化載體，選擇具有高影響度的地域文化因子，并通過造型設(shè)計(jì)和外飾設(shè)計(jì)將其與美學(xué)要素融合，從而實(shí)現(xiàn)與城市環(huán)境相融的高質(zhì)量列車外觀方案，展現(xiàn)和提升城市的文化形象.

2 地域文化因子優(yōu)選方法研究

2.1 重要性評(píng)估方法

重要性評(píng)估方法可分為定性評(píng)估與定量評(píng)估兩類：定性評(píng)估方法主要是評(píng)價(jià)者通過觀察、分析、歸納與描述，根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)做出主觀判斷的評(píng)價(jià)方法；定量評(píng)估方法是借助數(shù)學(xué)工具，通過權(quán)重指數(shù)計(jì)算得到客觀、量化的結(jié)論，如層次分析法、主成分分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、熵權(quán)法、模糊數(shù)學(xué)、SWOT(strength-weakness-opportunity-threats)分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法等[16].此外，聯(lián)合眼動(dòng)和腦電[17]、基于PAM (partitioning around medoids)聚類算法[18]也被用于工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的評(píng)估研究.其中，層次分析法作為多指標(biāo)、多方案的優(yōu)化決策方法，適用于處理定性和定量相結(jié)合的設(shè)計(jì)問題以及權(quán)重系數(shù)取值問題[19-20]，可用于研究設(shè)計(jì)前期概念元素的選擇[21].因此，本文采用層次分析法作為地域文化因子的優(yōu)選方法.

2.2 基于層次分析法的地域文化因子優(yōu)選流程

基于層次分析法的地域文化因子優(yōu)選流程主要分為5 個(gè)步驟：

步驟1文化辨識(shí).首先確定地域范圍，然后進(jìn)行文化調(diào)研，篩選出典型的地域文化載體.

步驟2因子提取.從篩選出的典型文化載體中分別提取文化造型因子、文化色彩因子、文化內(nèi)涵因子以及其他影響因子.

步驟3問卷調(diào)查.確定調(diào)查對(duì)象，設(shè)計(jì)問卷，進(jìn)行問卷調(diào)查，然后對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，得出具體評(píng)價(jià)指標(biāo)及數(shù)值.

步驟4因子優(yōu)選.采用層次分析法進(jìn)行地域文化因子優(yōu)選.具體包括：先建立層次結(jié)構(gòu)模型，將其分解成目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層；然后引入測(cè)度理論，進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)建判斷矩陣并計(jì)算各項(xiàng)權(quán)重；通過一次性檢驗(yàn)后，進(jìn)行綜合排序；最后得出地域文化因子優(yōu)選結(jié)果.

步驟5應(yīng)用評(píng)估.根據(jù)優(yōu)選結(jié)果得到典型地域文化因子（文化造型因子、文化色彩因子和文化內(nèi)涵因子）；然后通過設(shè)計(jì)流程分類轉(zhuǎn)化成列車外觀造型、外飾涂裝、文化內(nèi)涵等，并在綜合考慮列車設(shè)計(jì)約束集[9]的前提下，提出具有高文化認(rèn)同度的列車外觀設(shè)計(jì)方案；最后通過對(duì)潛在用戶的主觀測(cè)評(píng)來驗(yàn)證方案的文化認(rèn)同度及優(yōu)選結(jié)論的正確性.

3 基于層次分析法的地域文化因子優(yōu)選研究

3.1 問卷調(diào)查實(shí)驗(yàn)

1） 調(diào)查對(duì)象

調(diào)查對(duì)象由設(shè)計(jì)專業(yè)人員（設(shè)計(jì)專業(yè)師生、專業(yè)設(shè)計(jì)師）和地鐵乘客構(gòu)成，年齡在17～65 歲，均值為36.14 歲，標(biāo)準(zhǔn)差為14.24 歲，男女比例1∶2，對(duì)城市軌道列車較為熟悉.

2） 問卷設(shè)計(jì)

從文獻(xiàn)[9]中選擇具有地域文化的城市軌道列車方案樣本，重要度測(cè)評(píng)采用Likert 5 級(jí)量表（影響程度分為不重要1 分、較不重要2 分、一般3 分、較重要4 分和非常重要5 分，值越大表明越重要），結(jié)合調(diào)查對(duì)象特性，根據(jù)城市軌道列車外觀設(shè)計(jì)的影響因素和地域文化因子層級(jí)劃分來設(shè)計(jì)調(diào)查問卷的內(nèi)容框架.部分城市軌道列車方案樣本和調(diào)查問卷示例見圖2，調(diào)查問卷涉及的地域文化因子影響程度測(cè)評(píng)內(nèi)容框架詳見表1.

表1 地域文化因子影響程度測(cè)評(píng)的內(nèi)容框架Tab.1 Content framework of influence degree of regional cultural factors

圖2 城市軌道列車方案樣本和調(diào)查問卷示例Fig.2 Samples of design scheme and questionnaire of urban rail vehicles

3） 調(diào)查程序

步驟1講解項(xiàng)目背景資料和研究目的；

步驟2向被試者分指標(biāo)、分類別展示城市軌道列車方案樣本，簡(jiǎn)要介紹其外觀設(shè)計(jì)中地域文化因子的選擇、應(yīng)用與呈現(xiàn)方式；

步驟3發(fā)放調(diào)查問卷；

步驟4協(xié)助被試者填寫調(diào)查問卷；

步驟5回收調(diào)查問卷，調(diào)查結(jié)束.

4） 問卷調(diào)查

面向設(shè)計(jì)專業(yè)人員發(fā)放問卷76 份，回收有效問卷68 份，有效回收率為89.47%；面向經(jīng)常搭乘地鐵的乘客隨機(jī)發(fā)放問卷207 份，回收有效問卷172 份，有效回收率為83.09%.

5） 信度分析

為了確保問卷內(nèi)容設(shè)置的合理性與調(diào)查結(jié)果的可信度，采用SPSS (statistical product and service solutions)對(duì)調(diào)查問卷進(jìn)行信度分析，通過計(jì)算Cronbach’s Alpha 值對(duì)問卷問題與選項(xiàng)之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行檢測(cè)分析.通過數(shù)據(jù)分析得出，問卷總量表的信度系數(shù)為0.94，其中：文化造型因子分量表的信度系數(shù)為0.89；文化色彩因子分量表的信度系數(shù)為0.84；文化內(nèi)涵因子分量表的信度系數(shù)為0.88.

3.2 調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)問卷調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)獲得了地域文化因子重要度分布情況，詳見圖3；通過SPSS 對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性分析，結(jié)果見表2，該數(shù)據(jù)將作為后續(xù)層次分析法專家權(quán)重打分的判斷依據(jù).

表2 樣本數(shù)據(jù)分析Tab.2 Analysis of sample data

圖3 地域文化因子重要度分布Fig.3 Distribution of importance evaluation of regional cultural factors

3.3 基于層次分析法的地域文化因子優(yōu)選方法

3.3.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

運(yùn)用層次分析法建立地域文化因子評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型，如圖4.

圖4 地域文化因子評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型Fig.4 Hierarchical structure evaluation model of regional cultural factors

3.3.2 構(gòu)建判斷矩陣

結(jié)合表2，根據(jù)文化構(gòu)成具體指標(biāo)的得分?jǐn)?shù)據(jù)，獲得準(zhǔn)則層中3 類地域文化因子的得分，再通過均分除以總分得到得分率，詳見表3.

表3 準(zhǔn)則層中3 類地域文化因子的得分情況Tab.3 Scores of different categories of regional cultural factors in criterion level

層次分析法的判斷尺度見表4.通過得分率的差值來判定兩個(gè)因子間的相對(duì)重要程度，如果差值不是0.05 的整數(shù)倍數(shù)，則計(jì)算差值距離哪個(gè)尺度更近，則判定為相應(yīng)尺度.當(dāng)差值為負(fù)時(shí)，使用與其絕對(duì)值對(duì)應(yīng)判斷標(biāo)度的倒數(shù).

設(shè)文化造型因子得分率為WB1，文化色彩因子得分率為WB2，文化內(nèi)涵因子得分率為WB3，按照相對(duì)重要性權(quán)值的規(guī)定原則，帶入表4 數(shù)據(jù)，得出目標(biāo)層A到準(zhǔn)則層B的判斷矩陣為

根據(jù)判斷原則得出0.0221 接近0，判斷尺度為1；0.0406 接近0.05，判斷尺度是2；0.0185 更接近0，故判斷尺度為1.因此，可得判斷矩陣為

同理，可獲得指標(biāo)層中C1～C12共計(jì)12 個(gè)不同地域文化因子的得分情況，詳見表5.

表5 指標(biāo)層中不同地域文化因子的得分情況Tab.5 Scores of different regional cultural factors in indicator level

根據(jù)表5 構(gòu)成的相關(guān)系數(shù)，得到不同類別文化因子的判斷矩陣.式（2）～（4）分別為指標(biāo)層B1、B2、B3的判斷矩陣.

3.3.3 一致性檢驗(yàn)

根據(jù)一致性指標(biāo)CI，隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，檢驗(yàn)系數(shù)CR，求得了表6 所示的一致性檢驗(yàn)結(jié)果，其中：λmax為判斷矩陣最大特征值.檢驗(yàn)系數(shù)＜0.1，該結(jié)果表明各文化因子影響評(píng)價(jià)的判斷矩陣均通過了一致性檢驗(yàn).

表6 一致性檢驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Results of consistency test

3.3.4 層次的排序

根據(jù)權(quán)重矩陣計(jì)算得分，得到層次總排序，排序結(jié)果詳見表7.

表7 計(jì)算層次總排序結(jié)果Tab.7 Hierarchical sorting results

3.3.5 優(yōu)選結(jié)果

通過層次分析法分別獲得了指標(biāo)層中12 個(gè)不同地域文化因子的指標(biāo)權(quán)重系數(shù)分布情況，總排序前六的分別是：生態(tài)文化C9（0.2473）、自然色彩C5（0.1188）、歷史遺存色彩C6（0.1068）、歷史遺存造型C2（0.0879）、歷史文化C10（0.0781）和自然生態(tài)造型C1（0.0748）.在分類別排序中，文化內(nèi)涵因子（0.4126）整體權(quán)重最高，其次是文化色彩因子（0.3275），文化造型因子（0.2599）整體權(quán)重系數(shù)最低.

1） 文化造型因子

在文化造型因子中，歷史遺存造型C2的權(quán)重系數(shù)為0.0879，自然生態(tài)造型C1的權(quán)重系數(shù)為0.0748，兩者系數(shù)較為接近且遠(yuǎn)大于其余2 項(xiàng)系數(shù)，這說明在列車外觀造型方面，歷史遺存造型和自然生態(tài)造型留給乘客的印象較為深刻.因此，在城市軌道列車外觀造型設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)考慮歷史遺存造型和自然生態(tài)造型.

2） 文化色彩因子

在文化色彩因子中，自然色彩C5和歷史遺存色彩C6的權(quán)重系數(shù)分別達(dá)到0.1188 和0.1068，說明在城市軌道列車外飾設(shè)計(jì)方面應(yīng)重點(diǎn)考慮自然色彩和歷史遺存色彩.

3） 文化內(nèi)涵因子

在文化內(nèi)涵因子中，自然生態(tài)文化C9的權(quán)重系數(shù)高達(dá)0.2473，說明生態(tài)環(huán)保概念在當(dāng)前人們心中的認(rèn)同度非常高；其次，歷史文化C10的權(quán)重系數(shù)為0.0781，說明該項(xiàng)也較為重要.因此，在城市軌道列車文化內(nèi)涵方面宜重點(diǎn)考慮自然生態(tài)文化和歷史文化.

4 設(shè)計(jì)應(yīng)用案例

基于上述研究發(fā)現(xiàn)，以成都9 號(hào)線地鐵列車外觀設(shè)計(jì)為例，進(jìn)一步闡述了相關(guān)文化因子在設(shè)計(jì)中的優(yōu)選策略和具體應(yīng)用.

4.1 優(yōu)選文化元素

在列車外觀造型設(shè)計(jì)方面：在充分考慮既能夠代表成都，同時(shí)又具有較高親和力和知名度等問題前提下，文化造型因子優(yōu)選自然生態(tài)造型C1下屬的動(dòng)物形態(tài)造型X3，即以大熊貓作為成都地鐵列車的外觀造型文化元素.

在列車外飾設(shè)計(jì)方面：文化色彩因子優(yōu)選自然色彩C5下屬的動(dòng)/植物外觀色彩X15，即大熊貓?bào)w色；以及歷史遺存色彩C6下屬的傳統(tǒng)建筑色彩X16，即成都9 號(hào)線地鐵專屬的橙色.

在列車文化內(nèi)涵方面：文化內(nèi)涵因子優(yōu)選自然生態(tài)文化C9下屬的生態(tài)環(huán)保概念X23，以人與動(dòng)物（大熊貓）和諧相處作為文化內(nèi)涵.

4.2 列車外觀設(shè)計(jì)方案

該列車設(shè)計(jì)方案的核心造型形態(tài)均源自大熊貓頭部輪廓和動(dòng)作的意象形態(tài)：通過造型線和色彩對(duì)比將大熊貓的眼睛和耳朵形態(tài)分別抽象為車燈和車頂局部形態(tài)；外飾涂裝以大熊貓黑白配色為主色調(diào)，輔以橙色飾條來增強(qiáng)成都9 號(hào)線地鐵列車的識(shí)別性；此外，為了進(jìn)一步展示大熊貓文化元素，還在各客室的側(cè)門融入了大熊貓的頭部抽象圖案，圖5 為設(shè)計(jì)方案效果圖及相關(guān)文化元素的應(yīng)用圖示.該方案有助于彰顯以“大熊貓”為主題的成都地域文化.

圖5 成都9 號(hào)線地鐵列車外觀設(shè)計(jì)方案Fig.5 Exterior design scheme of metro train of Chengdu line 9

4.3 設(shè)計(jì)方案的文化評(píng)估

1） 設(shè)計(jì)方案網(wǎng)絡(luò)調(diào)查

為進(jìn)一步評(píng)估所得地域文化因子優(yōu)選結(jié)果是否有助于9 號(hào)線地鐵列車外觀方案表征與呈現(xiàn)成都地域文化，基于問卷星TM開展了面向成都市民的網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查，問卷及反饋結(jié)果見網(wǎng)址：https://tp.wjx.top/vm/YpPNkwq.aspx?code=051Tdj000kBisM1wYi100 NOUBq1Tdj0B&state=sojump.

2） 評(píng)估結(jié)果

本次網(wǎng)絡(luò)調(diào)查共計(jì)回收有效問卷309 份.針對(duì)“問題1，新方案是否體現(xiàn)了成都地域文化特色”，調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，86.08% （266 票）的調(diào)研對(duì)象認(rèn)為新方案體現(xiàn)了成都地域文化；針對(duì)“問題2，對(duì)比成都9 號(hào)線地鐵列車現(xiàn)有方案，新方案是否更有文化內(nèi)涵”，調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，有91.59% （283 票）的調(diào)研對(duì)象認(rèn)為新方案更有文化內(nèi)涵.該結(jié)果表明：新設(shè)計(jì)的成都9 號(hào)線地鐵列車外觀方案較為充分地表征與呈現(xiàn)了成都地域文化，且文化認(rèn)同度較高，驗(yàn)證了地域文化因子優(yōu)選結(jié)論的有效性和正確性.

5 結(jié) 論

本文以城市軌道列車外觀設(shè)計(jì)方案為研究案例，分析了地域文化因子的構(gòu)成要素及關(guān)系，總結(jié)提出了基于層次分析法的地域文化因子優(yōu)選方法，明確了地域文化因子優(yōu)選流程.基于層次分析法構(gòu)建了地域文化因子評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)地域文化因子進(jìn)行優(yōu)選研究，測(cè)評(píng)出了高影響度的地域文化因子，并以設(shè)計(jì)案例進(jìn)行了闡釋，為在城市軌道列車外觀設(shè)計(jì)中表征與呈現(xiàn)地域文化特征提供了參考.

研究發(fā)現(xiàn)：1） 在城市軌道列車外觀造型方面，歷史遺存造型和自然生態(tài)造型給乘客印象深刻，有助于最大程度地呈現(xiàn)地域文化特征；2） 在列車外飾設(shè)計(jì)方面，宜優(yōu)先考慮自然色彩和歷史遺存色彩；3） 在文化內(nèi)涵方面，自然生態(tài)文化和歷史文化的認(rèn)同度較高，宜作為優(yōu)選文化主題.

致謝：感謝伊正瑞、黃登俊、高鵬飛等提供了用于實(shí)驗(yàn)的城市軌道列車方案樣本；感謝博士生何思俊、王金及參與問卷調(diào)查的所有人員.