基于色彩地理學理論的城市有軌電車涂裝設計研究

摘要：為了提升有軌電車涂裝傳達城市地域文化的效果。引用色彩地理學理論及方法，通過辨識、提取、測色記錄、轉譯、編譜的步驟分析具有城市特征的色彩，并應用到有軌電車設計流程中。以成都市有軌電車為設計實踐案例，得到三套色彩涂裝方案，并且在10名乘客對方案的語義評價中獲得認可。表明色彩地理學理論及方法可以為城市有軌電車涂裝設計提供指導作用，提高城市有軌電車涂裝設計的綜合質量。

關鍵詞：有軌電車；外觀設計；色彩涂裝；色彩地理學；地域文化；城市色彩

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A文章編號：1003-0069（2024）09-0143-04

Abstract：In order to enhance the effect of color painting on trams in conveying city regional culture. By using the theory and method of color geography，the steps of identifying， extracting， color recording， translation， and composition are used to analyze the city colors with characteristics， and apply them to the tram design process. Taking the Chengdu tram as a design practice case， three sets of color coating schemes were obtained and recognized in the semantic evaluation of the scheme by 10 passengers. This indicates that the theory and method of color geography can provide guidance for the design of urban trams， and improve the overall quality of the design of urban trams.

Keywords：Tram；Exterior design；Color coating；Color geography；Regional culture；City color

引言

有軌電車是一種地面公共交通設施，能夠有效緩解城市交通運輸壓力，兼具造價成本低、運量合理、環(huán)境污染小、造型美觀等優(yōu)點[1]。截至2022年底，中國已有有軌電車運營線路564.77公里，相比上年同期新增61.22公里[2]。有軌電車在城市軌道交通中占據重要地位，其外觀設計對優(yōu)化乘客出行體驗，提升城市形象具有重要意義[3]。

有軌電車外觀包含造型和涂裝兩方面，其中造型設計以滿足技術要求為前提，涂裝設計則主要用于提高車體的耐腐蝕性和美觀度。針對有軌電車的外觀設計研究以列車造型為重點，多采用語義差異法[4]、形狀文法[5]、仿生法[6]等。在涂裝方面，多采用“軌道交通工具+IP”的設計研究方法[7，8]，但大多基于設計師主觀感覺，而缺少對城市整體環(huán)境的融入性。因此，為使城市文化形象更好融入有軌電車涂裝設計中，提出一種基于色彩地理學理論的城市有軌電車色彩涂裝的設計方法。

一、色彩地理學理論與方法

色彩地理學是結合色彩學和地理學的實踐應用型學說，用于從地理和文化角度研究色彩相關的問題[9]。在不同地理環(huán)境中，經過長期發(fā)展會累積形成歷史遺存，文化形態(tài)，社會習俗，生產生活方式、觀念等方面的差異，色彩地理學創(chuàng)始人郎科羅認為這些差異會鮮明地體現在地域的色彩特征上[10]。具有地域特色的諸多元素可以被歸納為自然地理環(huán)境元素：包括動物、植物等生物元素，以及天空、土壤、水系、山石等非生物元素；人文地理環(huán)境元素：包括建筑設施、物品器具等物質元素，以及文化風俗、制度規(guī)范、思想精神等非物質元素，這些元素共同構成了當地的地域文化，它們所呈現的自然和人工色彩被稱為城市色彩[11]。表1詳細列舉了地域文化的構成要素和層次劃分，包括大多數常見的物質和非物質載體。

色彩地理學研究方法包括兩個階段：第一階段是收集、分析和提取色彩數據；第二階段是對提取出的色彩進行編譜和整理，以總結區(qū)域內的色彩特征，具體步驟如下：

第一步，選址調查。對選定的地區(qū)進行人文、地理、景觀等方面的色彩調查；第二步，測色記錄。對調查對象進行色彩測量和記錄，創(chuàng)建色彩明度變化的度量表；第三步，取證。對當地自然環(huán)境和人文環(huán)境的物質載體進行色彩取證；第四步，轉譯。將色彩樣本轉譯成色彩卡；第五步，編譜。剔除非典型色彩，提取地區(qū)特征色彩，編輯色譜；第六步，解讀并應用色彩譜系。結合當地歷史人文等因素，提出區(qū)域配色指南等指導建議。

二、城市有軌電車色彩涂裝設計案例分析

為驗證色彩地理學理論應用于有軌電車涂裝設計研究的可行性，選取國內外三座城市：北京、廣州、柏林進行色彩提取分析出主調色和輔助色，如表2所示，并與這三座城市有軌電車典型案例的色彩涂裝進行比較分析，如表3所示。

（一）北京現代有軌電車西郊線

北京是中國首都，擁有諸多歷史建筑和現代建筑街區(qū)。陳金梅[12]等調查發(fā)現最能代表北京城市色彩風格的環(huán)境依次為故宮、天安門、胡同和四合院等歷史建筑街區(qū)，以及798藝術區(qū)、鳥巢和水立方等近現代建筑街區(qū)。

北京現代有軌電車西郊線起于巴溝站，終于香山腳下，經頤和園西門站、茶棚站、萬安站、國家植物園站。基于色彩地理學理論，通過照片資料對上述電車沿線站點以及北京代表建筑街區(qū)環(huán)境中的自然色彩和人工色彩進行提取，分析出以朱紅色為代表的紅色系為主調色，灰白色系為輔助色。

與北京城市色彩相對應的有軌電車色彩涂裝方案共有3種，1.采用白色為主色，紅色和黑色為輔助色用于車窗；2.采用紅色為主色，白色和黑色為輔助色用于車窗；3.紅色為整體，黑色為車窗，僅有少量白色用于車體字體。車體的主調色紅色與沿線的頤和園建筑以及香山楓葉紅交相輝映，車體的輔助色白色也與頤和園萬壽山上的樓閣白磚墻相呼應。

（二）廣州海珠有軌電車1號線

廣東省的省會廣州市是歷史悠久的文化名城，也是我國第一批開展城市色彩規(guī)劃的城市之一。郭紅雨等[13]在廣州城市色彩規(guī)劃的研究中，將廣州城市色彩分為傳統式和現代式，傳統式的老城區(qū)主調色由黃色、紅色以及黑白中性色系構成，現代式的新城區(qū)主調色由黃色、藍綠色、藍紫色以及黑白中性色系構成。

廣州海珠有軌電車1號線運營的海珠區(qū)屬于廣州老城區(qū)，現存有一批建于清末及民國時期的建筑，外立面普遍采用黃色為主調色，例如，海珠區(qū)的潘氏大院，以及其他老城區(qū)的建筑例如黃埔軍校舊址、大元帥府、中山大學鐘樓等。此外，老城區(qū)也擁有廣州特色的木棉花觀賞點，例如，海珠區(qū)的江南大道。通過照片資料對上述環(huán)境中的自然色彩和人工色彩進行提取，分析出黃色系為主調色，紅色系為輔助色。

與廣州市老區(qū)城色彩相對應的有軌電車有色彩涂裝方案共有兩種，第一種采用通體采用黃色，黑色為車窗，僅有一條紅色細條紋裝飾。第二種采用白色為主調色，黑色為車窗，以紅色的木棉花裝飾圖案。兩套色彩設計方案均與基于色彩地理學對廣州城市色彩的分析結果一致。

（三）德國柏林有軌電車

德國的首都柏林是德國政治、文化、交通及經濟中心。汪暖暖[11]調研發(fā)現對柏林城市色彩的影響較大城市建筑街區(qū)包括柏林紀念性場所、中心商務區(qū)、傳統街區(qū)、市區(qū)多層住宅、郊區(qū)別墅、行政區(qū)建筑和風景旅游區(qū)。選取上述區(qū)域中的地標性建筑的照片資料，例如，柏林大教堂、勃蘭登堡門，德國國會大廈、佩加蒙博物館、夏洛滕韓堡宮、憲兵廣場和猶太博物館等，進行色彩提取，分析出以米黃和灰白色系為主調色，灰藍色系為輔助色。

德國柏林有軌電車系統世界上最古老的有軌電車網絡之一，1881年柏林開通了世界上第一條有軌電車線路，截止2023年已經開通了除地鐵外的15條有軌電車線路。德國早期多款舊型電車，例如TM36型、TM34型和3006型的色彩涂裝方案均采用灰白、米黃為主調色，灰藍為輔助色，與上述基于色彩地理學對柏林城市色彩的分析結果一致。

上述案例分析表明，國內外典型城市色彩風格與當地有軌電車色彩涂裝基本協調一致，即證明色彩地理學理論應用于有軌電車涂裝設計研究具有可行性，有助于形成兼具功能屬性、美學屬性和文化屬性的有軌電車列車設計方案。

三、基于色彩地理學的城市有軌電車涂裝設計方法

（一）城市有軌電車涂裝設計規(guī)則

城市有軌電車涂裝設計不僅需要考慮車體材料、涂裝工藝和技術規(guī)范標準，還要根據美學原則選用和諧的色彩搭配比例，以及根據沿線景觀環(huán)境和地域文化選用相應的色彩、圖案、文字等元素。車體涂裝設計主要包括色彩設計和裝飾設計。

在涂裝色彩設計中，主調色通常占據優(yōu)勢地位，其他色彩則作為輔助色來增強涂裝整體色彩變化。現代有軌電車的涂裝通常不超過三種主調色。單色系使用一個主調色和相似或相襯的輔助色，體現出穩(wěn)重、冷靜、專業(yè)的感覺。雙色系采用兩種主調色以及相協調或對比的輔助色，使涂裝更加豐富，看起來活潑、時尚、多元。采用3種色彩作為主調色或輔助色，通常給人以創(chuàng)意、個性和獨特感 [14]。

涂裝裝飾設計主要有區(qū)域色彩裝飾、色帶裝飾和圖形裝飾3種方法。區(qū)域色彩裝飾是用色彩對車體局部區(qū)域進行美化裝飾和潤色，獲得高度視覺整體感。色帶裝飾是用細長色帶對車體進行裝飾，使原本統一的車體色彩獲得局部變化。圖形裝飾是用抽象圖形對車體進行裝飾，使原本統一的車體色彩獲得點綴變化[14]。

（二）城市有軌電車色彩涂裝設計流程

將上述城市有軌電車涂裝設計規(guī)則與色彩地理學理論方法相結合，最終制訂出基于色彩地理學的城市有軌電車涂裝的設計方法流程，如圖1所示，主要包括如下6個步驟：

1.確定適用于設計目標的地域范圍；2.通過分析設計目標所在地區(qū)的人口、文化習慣、地理特征、產業(yè)結構和景觀風貌等方面，來研究這座城市的特色色彩。研究內容包括自然地理環(huán)境（如天空、土地、植物、水體和巖石）以及人文地理環(huán)境（如建筑、雕塑、裝飾品和文化風俗等），并選擇具有代表性的樣本進行研究；3.通過實地采集的方式直接提取當地自然環(huán)境和人文環(huán)境中物質的色彩，也可以通過攝影照片資料間接獲取它們的形態(tài)和色彩；4.將樣本色彩像素化處理為色彩集，剔除非典型色彩，提取代表性特征色彩，分析出該地區(qū)的主調色和輔助色，制作一個由深至淺的色彩明度變化度量表，根據美學原則選取可用色彩。將樣本形態(tài)提取代表性特征線處理為圖形集，通過抽象推演獲得可用裝飾圖形；5.根據有軌電車的技術特點、設計限制、標準和行業(yè)規(guī)范等限制條件進行設計，并將當地具有代表性的色彩和裝飾圖形融入其中；6.對設計方案中的地域代表性色彩涂裝進行主觀評價，通過調查問卷確定具有明顯地域特征的色彩涂裝設計方案，并創(chuàng)建一個擁有地域特色的色彩涂裝設計方案庫。

四、設計實踐

為進一步驗證基于色彩地理學理論的城市有軌電車色彩涂裝設計方法的有效性，以成都市為例進行有軌電車涂裝設計并進行方案語義評價。

（一）成都地域文化特征元素提取

成都是全國十大古都和首批國家歷史文化名城，地區(qū)自然景觀的色彩特征受到氣候和地勢等因素的影響。成都屬于亞熱帶季風氣候，四季分明，植被茂盛，水域廣泛[15]，這使得成都自然地理環(huán)境以綠色為主調。成都位于四川盆地西緣，西部為山地，東部為平原。山地自然地理環(huán)境色彩較豐富，隨著海拔升高呈現出垂直分布的變化。平原自然地理環(huán)境色彩較單一，以綠色和黃色為主調。

在成都所處的西南地區(qū)大范圍內，具有代表性的樣本包括以下幾類：植物類（木芙蓉、銀杏、竹子、辣椒、紅豆杉等）、動物類（熊貓、金絲猴、云豹等）；成都所形成的人文歷史環(huán)境中，具有代表性的樣本包括以下幾類：文化遺產（三星堆古遺址、金沙遺址博物館等）、歷史名人（武侯祠、杜甫草堂等）、傳統街區(qū)（錦里、寬窄巷子等）以及宗教建筑（文殊院、青羊宮等）。

（二）成都地域文化特征元素的設計轉換

在成都有軌電車涂裝色彩設計過程中，對成都地域文化特征元素樣本的照片進行拼接和像素化的處理，獲得整個地理環(huán)境色彩的像素點，以此了解成都市地理環(huán)境和人文環(huán)境的色彩主要風格、色彩屬性和傾向，如表4所示。色彩像素反映了成都市色彩的基本特征，即以銀杏樹的黃色、辣椒的紅色、竹子的綠色3種色彩類型為主導，同時也有熊貓的黑白色、寬窄巷子灰藍色、三星堆遺址青銅色等色彩作為整體環(huán)境色彩的點睛之筆。

涂裝色彩主調色可選用紅色系、黃色系和綠色系，輔助色可選用黑白色系和灰藍色系。但成都市地理環(huán)境主要以中度的黃色和綠色色調為基本特征，整體環(huán)境缺乏明顯的明度對比，可能導致視覺單調和厭倦，因此，車體涂裝需要提高主調色的明度值。對涂裝色彩明度處理分析，如表5所示，選取其中可以作為主調色的色彩有3種，分別是：紅色（#db5530，明度80%），黃色（#ffe73f，明度 100%），綠色（#72be37，明度80%）；其中可以作為輔助色的色彩有3種，分別是：灰白色（#fef7f1，明度100%），灰黑色（#3b3c3e，明度20%），藍色（#4bcdff，明度100%）。

在成都有軌電車涂裝裝飾設計過程中，根據色彩明度表中主調色黃色和紅色，分別對應具有成都自然特征的銀杏樹葉和具有人文特征的川劇臉譜，將這兩項成都地域文化元素提取圖形特征線，如圖2所示。將提取的特征線通過形狀文法[5]進行有軌電車前臉的裝飾圖形推演，圖3所示，使圖形按照一定的規(guī)則演變成新的形狀。形狀文法的推演規(guī)則包括：（1）R1置換。用其他產品部分形態(tài)曲線替換某產品現有形態(tài)曲線；（2）R2增刪：增加或刪除初始形狀的部分或全部形態(tài)曲線；（3）R3縮放：縮小或放大初始形狀的部分或全部曲線；（4）R4旋轉：對初始形狀進行角度變換；（5）R5錯切：在改變形態(tài)曲線坐標位置的同時保留初始形狀特征。（6）R6平移：通過坐標位置的變化改變初始形態(tài)曲線；（7）R7復制：對初始形狀中的形態(tài)曲線進行復制、移動；（8）R8拉伸：沿坐標軸向一個方形對初始形狀進行拉伸。形狀文法可以表示為SG=（S，L，R，I），其中為形狀有限集合為S；標記有限集合為L；推演規(guī)則有限集合為R，初始形狀有限集合為I。

裝飾圖形推演步驟如下：1.增刪初始圖形的部分特征線，簡化圖形特征；2.將兩個圖形的部分特征線相互置換，合二為一；3.拉伸調整下半部分特征線的寬度；4.平移調整部分特征線的位置；5.拉伸調整全部特征線的上下比例；6.復制部分特征線；7.用現有的有軌電車特征替換下部曲線，獲得最終形狀。

（三）列車涂裝設計方案

將推演所得成都文化地域特征的圖形導入三維建模軟件Alias中進行建模，并運用渲染軟件Keyshot制作效果圖，如圖4所示。車體裝飾設計方案基于成都特征元素提取的圖形，采用曲線色帶裝飾電車前臉以呈現銀杏和川劇臉譜形象元素，并延伸出直線色帶裝飾車體側身。

根據成都市色彩地理學分析結果，提出三套成都有軌電車涂裝的色彩設計方案，車體主調色均選用兩種色彩，如圖5所示。方案一色彩黃白相間，提取自成都地區(qū)常見的銀杏樹葉金黃色和果實白色，反映了成都的自然地理特征；方案二色彩紅黑相間，提取自成都地區(qū)的火鍋辣椒飲食文化和川劇臉譜服飾，反映了成都的人文地理特征；方案三綠黑相間，提取自成都地區(qū)的翠竹和熊貓，也反映了成都的自然地理特征。

（三）方案評價

為評價設計方案是否反應成都地域文化，選擇乘坐成都有軌電車的公眾發(fā)放問卷，以問卷調查的方式進行設計評價。并對問卷結果進行分析。采用李克特量表對目標語義“流暢的、有地域代表性的、現代的、和諧的”按照“1”到“5”的量法排列，樣本選擇10名常搭乘成都有軌電車的乘客對設計方案進行打分，在收集問卷調查結果之后進行數據統計，其結果如表6所示。

將統計結果繪制折線圖，如圖6，圖中每一個折線段分別代表對各語義問卷調查的評分占比統計情況，各個語義得分為“4”或“5”的高評分占較多，低評分占比明顯較少，其中得分為“1”的低評分為零。由此可以認為，乘客普遍對本次設計方案實現“流暢的”“有地域代表性的”“現代的”“和諧的”的認可度高。對設計方案的語義評價表明，色彩地理學理論方法能夠有效提取地域環(huán)境中的色彩，并在城市有軌電車涂裝設計流程中獲得良好的應用效果。

結語

城市特色是城市發(fā)展的推動力，城市色彩是其主要表現形式之一。本文提出了一種基于色彩地理學理論的城市有軌電車涂裝設計方法，通過調研目標地區(qū)的典型自然和人文環(huán)境色彩獲取當地代表色彩的物質載體圖片，進行色彩轉譯、編譜和設計應用。最后，以成都有軌電車涂裝為設計案例，通過方案語義評價驗證了該方法的可行性。該方法有助于選擇合理的城市有軌電車配色方案，使有軌電車成為一種地域文化載體，彰顯和傳承城市特色，對于塑造城市形象和增強城市吸引力具有重要意義。

基金項目：2022年西南交通大學研究生科創(chuàng)競賽培育項目（2022KCJS52）

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