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摘要:论述了工业设计在轨道交通车辆中应用的重要意义与作用，分析了轨道交通车辆工业设计的内容与过程。以南湖号嘉兴有轨电车为例，介绍了轨道交通车辆工业设计的要求、过程，以及具体的设计方案。
关键词:工业设计;有轨电车;应用
1应用背景
工业设计是工业化发展的产物，伴随着社会、经济、文化、科学技术的发展而不断完善。工业设计是以工业产品为主要对象，综合运用科技成果和工学、美学、心理学、经济学等知识，对工业产品的功能、结构、形态、包装等进行整合优化的创新活动。简单而言，工业设计将工业产品的技术与外观设计结合起来，不仅要确保工业产品的技术功能，而且要给人以美的享受。轨道交通车辆的工业设计指在既有技术基础上，对车体外观造型、车身色彩、内部环境、座椅、灯光、材料质感，以及一切与驾乘人员有关的部件进行研究，进而更加符合人的生理心理审美等方面的要求［1-2］。
2轨道交通车辆工业设计意义
制造业是创新的主体，更是实体经济的核心组成部分。工业设计属于高端、综合引领性创新模式，制造业能否充分掌握设计创新能力，对于我国工业经济高质量发展而言具有重要意义。《制造业设计能力提升专项行动计划(2019—2022年)》明确指出，要强化高端装备制造业的关键设计。在轨道交通领域，重点突破列车转向架、高速列车车轴的设计，列车车体材料、结构、内部布局、辅助设备设施的优化设计，先进城市有轨电车、中低速磁悬浮列车、跨座式单轨列车、市郊通勤动车组等新型轨道交通工具的设计。作为高端制造业的代表，轨道交通车辆的工业设计能力需要大力提高。提高工业设计能力，能够为轨道交通车辆植入更高品质、更绿色、更可持续的设计理念;能够综合应用新材料、新技术、新工艺、新模式，促进科技成果转化应用;能够推动集成创新和原始创新，助力解决轨道交通行业短板领域的设计问题;同时有助于在科技、制造、知识产权、投资、人才、软件、硬件、内容、服务、企业管理等方面形成工业设计的完整体系和产业链、创新链［3］。
3轨道交通车辆工业设计作用
3．1企业与市场的桥梁
工业设计是企业与市场的桥梁，通过工业设计，可以提高轨道交通车辆的实用性，用符合审美的方式来解决技术问题，提高轨道交通车辆的外观、宜人性、安全性等，并尽量减少成本。通过对市场、用户、乘客等进行分析研究，了解市场变化及用户、乘客需求，不断完善工业设计，以满足市场需求。可以说，工业设计赋予了轨道交通车辆形象和美学价值，将生产、技术与用户、乘客紧密联系起来［4］。一般情况下，乘客并不十分关心轨道交通车辆背后的各种技术，而更在意轨道交通车辆的造型是否美观，颜色是否好看，座椅是否舒适，上下车是否方便等。这些最直观的审美和乘坐体验感，是乘客最为关注的，也是工业设计所需要解决的问题。工业设计用合乎乘客审美与乘坐体验感的方式将各种技术、各种功能、各种结构、各种零部件组织起来，使轨道交通车辆在实现功能的基础上，满足乘客的审美需求价值，为企业赢得市场竞争力。
3．2增值的手段
工业设计是轨道交通车辆增值的手段。工业设计使轨道交通车辆增值有两种方式。一是通过工业设计，优化轨道交通车辆结构、材料、安装方式等，从而降低轨道交通车辆的成本，实现产品增值。二是通过工业设计，使轨道交通车辆在使用价值的基础上增添精神价值，这一精神价值既包括审美意义上的价值，也包括个性和象征意义上的价值。在激烈的市场竞争中，产品的品质决定了企业的成败。产品的品质不单单指轨道交通车辆的机械性能、电气性能、可靠性、耐久性等客观技术指标，而且包括工业设计的品质，即通过工业设计赋予轨道交通车辆在审美和象征意义上的价值［5］。业主选择轨道交通车辆的标准不仅着眼于哪家企业的技术更先进，哪家企业的报价更低，而且包括轨道交通车辆的造型是否美观，车内布置是否符合人机工程学等。在技术日趋成熟的今天，企业不仅要通过技术实现绝对的优势，而且要通过工业设计来提高轨道交通车辆的品质。
4轨道交通车辆工业设计过程
4．1研究内容
轨道交通车辆工业设计的主要研究内容包括:①人，即与轨道交通车辆相关的所有使用者，包括生产者、运输者、组装者、操作者、维修者、业主、乘客等;②机，即轨道交通车辆本身，包括造型色彩、人机界面、结构技术、材料工艺等;③环境，主要指轨道交通车辆的具体使用环境及对轨道交通车辆产生影响的社会、经济、文化、市场环境等。工业设计理论主要包括人机工程学、设计美学、设计心理学、产品语义学、绿色设计等。对轨道交通车辆进行工业设计，综合运用理论、方法，通过对轨道交通车辆相关的人-机-环境系统进行研究分析，对轨道交通车辆进行创新设计，使轨道交通车辆变化、增益、更新、发展，符合人的使用方式、审美习惯等。工业设计的对象是轨道交通车辆，目的在于人，人是工业设计的根本和出发点［6］。轨道交通车辆工业设计研究内容如图1所示。
4．2设计过程
轨道交通车辆工业设计是设计、生产、评价、再设计、再生产、再评价的周而复始、不断循环的过程。进行一轮又一轮的工业设计活动，是为了满足使用者的需求，同时使轨道交通车辆技术不断改进、完善，帮助企业在激烈的市场竞争中更好地发展［7］。轨道交通车辆工业设计是提出问题、分析问题、解决问题的过程，并且是创造新产品的过程。在进行工业设计之前，必须提出问题。例如:业主需要时尚现代的外观，应该如何实现?如何使座椅乘坐起来更加舒适?如何方便对设备进行检修?这些问题有的是业主提出的要求，有的是设计者在人-机-环境系统调研中发现的需求，这些问题就是设计的方向。在总结一系列问题的基础上，认真分析每一个问题的构成要素。构成要素一般由人的要素、技术要素、环境要素、审美形态要素组成。了解问题的关键，分析问题的主要构成因素，从而可以确定设计的目标。轨道交通车辆工业设计四要素如图2所示。确定设计目标后，需针对具体要素进行调查，收集相关资料。根据设计目标，结合调研分析结果，详细展开轨道交通车辆工业设计，从而解决问题。
5嘉兴有轨电车工业设计
5．1设计要求
南湖号嘉兴有轨电车车辆外部及客室内饰应具有主题色调，体现出时尚美观、简洁大方、协调统一的特点。以保证车辆的乘坐安全性、舒适性、可靠性为前提，对车辆外观、内饰及色彩进行设计，车头造型及车体色彩设计应体现轨道交通车辆的造型特点和功能要求，力求美观、流畅、动感。车辆外观设计应力求创新性、唯一性，不能简单类似于现有其它城市轨道交通车辆［8］。车辆内部总体布局和装饰应具有现代美学特点，并融入当地元素，达到国际先进水平。内饰颜色清新，有活力。车内主要设备，包括座椅、扶手、立柱、屏柜、液晶显示屏、液晶显示动态电子地图、售检票机等布置科学合理，符合人体工程学设计要求，便于使用和维修，同时要考虑客室的通透性和特殊乘客的乘坐需求。工业设计方案具体包含车辆外观设计方案、司机室内部设计方案及客室内部设计方案。需要提供新颖、有特点的设计方案，方案必须有独特的视觉效果。设计方案需满足车辆技术要求，同时兼顾方便安装及维护。通过虚拟演示和模型车制作两种手段来实现设计方案的策划与验证，以方便业主在车辆投产前就能对车辆设备、内装外观造型进行细致比选和审定，确保车辆的内装和外饰效果。
5．2设计过程
在初步方案设计阶段，进行以下工作:(1)对给定的设计内容和技术要求，包括相关项目信息进行调研分析;(2)以创意性简图形式对车辆各部位进行初期方案设计;(3)以手绘效果图形式提供若干套车辆外观方案、司机室内部外观方案、客室内部外观方案;(4)在提交方案的基础上进一步筛选，选定几套车辆外观方案、司机室内部外观方案、客室内部外观方案进行下一步方案设计，并针对修改要求进行相应的修改及优化。在方案设计阶段阶段，进行以下工作:(1)根据给定的技术基础进行方案细化设计;(2)将细化后的方案向业主介绍提交;(3)根据反馈意见进行方案的优化和进一步细化。在上一阶段选定几套车辆外观方案、司机室内部外观方案、客室内部外观方案的基础上进行方案设计，进一步体现设计方案的细节。设计方案以三维渲染效果图形式提交，包括不同视角。每套设计方案提交两套相应的色彩方案。提交三维效果图包括但不限于各种不同视角，可以展现不同部位的细节效果及设计说明文件，文件格式为JPG、PDF、PPT，幅面尺寸为297mm×420mm，分辨率不低于300dpi。最终与业主确定一套设计方案，作为下一阶段详细设计的基础。在详细设计阶段，针对与细化有关的相关部件的数据及图纸，按照工程要求进行更新，作为详细设计阶段的基础。在与业主的不断沟通中完成可视表面的三维数据细化。最终确定车辆的色彩材质效果，提交所有相关部件的材料色彩表格，并确定提交外观分色方案比例图。对外观、三维曲面进行详细设计，保证曲面的连续性。以IGES或Alias格式提交选定方案的三维数据。以线条的形式明确各个特征，包括灯口、窗口、门口、活门形状、分色位置等。具有真实效果的车辆最终设计效果图包括车辆外观、司机室内部、客室内部，相关要求与上一阶段三维效果图相同。
5．3设计方案
南湖号嘉兴有轨电车的外观及内装设计方案在结合嘉兴独特的人文底蕴和地理特征后，充分征求嘉兴市民意见，通过数次优化最终确定。车辆外部大面积深色玻璃覆盖的车身仿若波光粼粼的湖面，淡雅的水乡白包裹着清新素雅的内饰，车头两侧具有方向感的深色线条硬朗简洁。嘉兴有轨电车外观如图3所示。车辆采用100%低地板设计，内部无纵向台阶，车门入口高度仅为350mm，方便老人、小孩等上下车。两侧采用全通透大幅车窗，宽敞明亮。客室座椅、扶手符合人机工程学，设有特殊人群区域。客室布置发光二极管显示屏和液晶显示大屏幕，方便乘客查看和收听相关信息。座椅旁设置通用串行总线接口，满足乘客手机充电需求。嘉兴有轨电车内饰如图4所示。
6结束语
嘉兴有轨电车是从用户、乘客需求出发，在既有自主车辆平台基础上融合最新行业技术，集合人性化、智能化、绿色环保等诸多特点的新一代储能式有轨电车，是自主创新、正向设计的崭新成果，是当今有轨电车行业最先进、最前沿技术的代表［9］。嘉兴有轨电车技术先进、安全可靠、绿色环保，具有人性化、高颜值，能够满足城市居民的需求，有效解决城市交通难题，为城市增添魅力与光彩。
作者：杨苑斐 单位：上海轨道交通设备发展有限公司
