有軌電車造型設(shè)計發(fā)展趨勢
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摘要：為響應(yīng)綠色出行的理念，打造更好的市容風(fēng)貌，使有軌電車造型設(shè)計集技術(shù)與美觀于一體。文章通過研究有軌電車的發(fā)展歷程，通過案例簡要總結(jié)各階段造型設(shè)計特點，并對有軌電車的造型要素進行分析和總結(jié)。暢想未來有軌電車造型設(shè)計的發(fā)展趨勢未來有軌電車的造型設(shè)計將朝著人性化、科技化、美觀化、信息化、智能化的方向發(fā)展。
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計;教學(xué)方法;學(xué)習(xí)遷移;創(chuàng)新實踐
引言
隨著工業(yè)文明的發(fā)展，電力牽引本身安全高效的優(yōu)勢日益凸顯，原始的交通方式——馬車、人力車逐漸被新興的有軌電車取代。因此，有軌電車成為新型的公共交通工具，為客流運輸提供著源源不斷的支持。有軌電車，簡單來說可以定義為采用電力驅(qū)動并借助軌道運行的一種車輛。因其體積大且需要城市提供軌道和電力，被歸類為路面公共交通工具，簡稱電車。通常路面上行駛的電車最多不超過三節(jié)，并且因其驅(qū)動系統(tǒng)全靠電力供應(yīng)，不會排放對環(huán)境造成污染的廢氣，屬于綠色環(huán)保型公共交通工具，在現(xiàn)代受到大眾的青睞。隨著時代、技術(shù)和人類審美的發(fā)展，產(chǎn)品功能實現(xiàn)的同時，產(chǎn)品的外觀造型也逐漸成為設(shè)計的重點。有軌電車從興起到現(xiàn)在，其車身造型設(shè)計發(fā)生了較大的變化，對有軌電車車身造型設(shè)計的研究，能夠讓我們結(jié)合前人的經(jīng)驗，把握并發(fā)展這一便捷、環(huán)保的公共交通工具。產(chǎn)品造型設(shè)計，指的是對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)外觀進行的設(shè)計。而有軌電車的車身造型設(shè)計可以從造型和機械兩部分考慮。文章主要針對有軌電車的造型部分進行研究與分析，包括：車頭部分，車窗部分，車門部分，車廂部分和風(fēng)擋等。希望通過對其外觀造型的深入研究與分析，使有軌電車成為高新技術(shù)功能和優(yōu)秀造型相結(jié)合的產(chǎn)物，為城市交通運輸提供更大的運力，成為城市的一道風(fēng)景。
一、有軌電車造型設(shè)計的發(fā)展歷程
有軌電車的發(fā)展距今為止，大致可以分為三個發(fā)展時期：快速發(fā)展階段、衰退消失階段和變革復(fù)興階段。雖然有軌電車屬于節(jié)能環(huán)保的公共交通工具，但是受限于其需要占有固定的路面面積、需要建立軌道體系等因素，使得其在各個城市的普及率并不高。而且，受汽車發(fā)展的影響，有軌電車的發(fā)展經(jīng)歷了一段衰退時期，這導(dǎo)致大部分城市廢棄有軌電車，采用新型的汽車和公共汽車。不過，鑒于當(dāng)前世界范圍內(nèi)對環(huán)境保護和節(jié)能減排的號召，有軌電車因依靠電力支持，其所具有的節(jié)能環(huán)保特點，使各國又開始對有軌電車進行重新規(guī)劃與改革，發(fā)展其成為城市運力的重要組成部分。
（一）快速發(fā)展階段（1890-1930）有軌馬車可以說是有軌電車的前身，但因馬車不能滿足大眾對公共交通的需求且馬本身容易疲勞，因此1881年有軌電車應(yīng)運而生，并最先在德國的柏林興起。此后加拿大、意大利、俄國、美國等相繼開始嘗試有軌電車，推動其快速發(fā)展，使其承擔(dān)了當(dāng)時大部分的客流運輸。我國也早在1906年建成有軌電車線路并開通運行。打敗了馬車、人力車的有軌電車，在這一階段成為每一個大城市的主要交通出行方式。這一時期的設(shè)計，主要基于當(dāng)時技術(shù)的支持，能夠滿足人們方便出行即可。追溯此階段有軌電車的造型設(shè)計，從留存的圖片中，我們可以發(fā)現(xiàn)，快速發(fā)展階段前期的有軌電車（如圖1）擁有敞開和封閉的兩個空間，車的兩頭部分主要是敞開的空間，也是乘客上下車的必經(jīng)空間。車廂是封閉的空間，并在其朝向軌道的方向裝有車門，與車的兩頭進行隔離。而封閉車廂的四周均有車窗，其高度占車廂高度的二分之一左右，為乘客提供了開闊的視野。整車的車體長度較短，車身線條采用直線為主，整體看起來比較硬朗，造型相對簡單。而此階段的后期（如圖2）有軌電車開始采用全封閉的形式。這種車頭與車廂的融合為人們提供了更多遮風(fēng)避雨的空間，也使有軌電車的整體性更強。全包圍的車體，在車門的布局上，也改變到車的側(cè)面，位于車頭和車中間兩個區(qū)域，相比之前，更便于人們上下車。而此階段的車窗小而密集，卻也保證了乘客的視野。同時，這一階段整車的尺寸加大，車身體積也變大，載客量更多。車身的外在流線也具有圓滑的過渡，給人的感覺與之前相比更柔和。由此可見有軌電車在快速成為公共交通工具的同時，其外觀造型也與時俱進，不斷改進。
（二）衰退消失階段（1930-1960）進入20世紀30年代，汽車工業(yè)的迅速發(fā)展對有軌電車產(chǎn)生了不小的沖擊。人們開始追求更舒適更快速的交通方式——汽車，無論是私家車還是公共汽車，此時都成為了國家發(fā)展的重點產(chǎn)業(yè)。相比之下，占據(jù)路面大部分面積的有軌電車，在與其他車輛混合行駛中，凸顯了行駛速度緩慢、噪聲大等缺陷，導(dǎo)致政府和大眾更傾向于擁有高技術(shù)的汽車。因此，在1930-1960年間有軌電車遭到了淘汰，其所需要的路面電車網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)被拆除，迫使其本身逐漸消失在大眾視野中。但在瑞士、意大利、荷蘭、東歐等國家，路面電車網(wǎng)絡(luò)仍被保留或以緩慢的步伐繼續(xù)發(fā)展，所以，有軌電車并沒有被徹底淘汰，而是朝著更加現(xiàn)代化的方向前進。1930-1960年間有軌電車雖處于衰退和消失的階段，但在保留它的地方，仍對它進行不斷的改進和優(yōu)化。如圖3所示，這一時期的有軌電車，在外形設(shè)計上采用較多的曲線和圓角進行過度，使車身造型更具親和力。車頭造型更為圓潤，車身側(cè)面的車窗與車廂設(shè)計趨于同一平面，原本露出的車輪也更多的被包裹進車身，使整車看起來整體性更強。在車窗部分的造型上，也開始更多變，不僅只用方形分割。并且對于有軌電車的駕駛區(qū)、車門、車窗等功能區(qū)在車身上的呈現(xiàn)，再結(jié)合色彩和材質(zhì)的搭配后，達到視覺上整齊統(tǒng)一不凌亂，有利于乘車人進行區(qū)分?？偟膩碚f這一階段的有軌電車，在前一階段的基礎(chǔ)上，應(yīng)用新技術(shù)結(jié)合新的設(shè)計思想，在其造型設(shè)計方面較之前更加美觀和人性化。
（三）變革復(fù)興階段（70年代至今）經(jīng)歷了一段時期的發(fā)展低潮，到了70年代，伴隨著汽車發(fā)展帶來的交通擁堵、噪聲及環(huán)境污染等問題，歐美發(fā)達國家意識到公共交通的重要性，從而將有軌電車再次開通運營，以此改善城市的交通環(huán)境和生活環(huán)境。基于現(xiàn)有技術(shù)的全面改革與提升，有軌電車在走行性能、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和舒適性等方面均得到較大改進。改進后的有軌電車，具備運行速度快、低噪音、運載量大，便捷換乘、乘坐舒適等優(yōu)點。同時這一階段，在技術(shù)的支持下，有軌電車得到了突破的發(fā)展，可以被分為高地板和低地板兩種類型，其中高地板需要建設(shè)高站臺，影響市容且投資耗費大；低地板更利于城市建設(shè)和乘客上下車，但技術(shù)實現(xiàn)比較復(fù)雜。不論是高地板還是低地板，技術(shù)提高帶來的改變，同樣影響到現(xiàn)代有軌電車的造型設(shè)計，使其外觀造型更多變。在變革復(fù)興階段，有軌電車依靠成熟的技術(shù)結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計審美理念，其外觀造型愈發(fā)簡潔大方，如圖4所示。從上圖中可以看出，現(xiàn)代有軌電車的車身體積變大，單節(jié)車廂長度加長，車廂節(jié)數(shù)也有所增加，單次運載能力得到提升。在整體造型中，車頭的設(shè)計較為多變，運用更多的曲線和圓角增加其流線性，整體風(fēng)格傾向簡潔。同時，車頭駕駛區(qū)的車窗也被放大，占據(jù)了車頭前面和側(cè)面大部分的面積，有利于駕駛員掌握車身周圍環(huán)境，保證行駛過程的安全。車廂的設(shè)計上仍保持直線型，這與有軌電車本身長度和路面軌道系統(tǒng)有關(guān)。但車廂區(qū)域的車窗、車門和車廂間的連接等相比于前兩個階段，在空間分布和占據(jù)上，都得到了巨大的優(yōu)化，同時借助色彩、材質(zhì)和明確的線條進行分割，使車體看起來整齊有序易于分辨。其中，車廂側(cè)面的視窗也被放大，擴大人們視野的同時增大外部光線的攝入，車窗、車門及車廂間的連接結(jié)合材質(zhì)和線條的搭配，對車廂的外觀呈現(xiàn)也起到了重要的裝飾作用，使有軌電車更加時尚。在有軌電車的色彩選擇上，其色彩傾向于更為明亮，飽和度較高的顏色，給人感覺科技、時尚、有活力。綜和以上分析，可以發(fā)現(xiàn)變革復(fù)興階段的有軌電車，人們對其外觀造型設(shè)計越來越重視，對車體各部分的設(shè)計也更加深入?？v觀有軌電車的發(fā)展歷程及其車體造型設(shè)計的變化，可以發(fā)現(xiàn)有軌電車的造型設(shè)計離不開技術(shù)的支持，技術(shù)水平越高，推動造型設(shè)計越多樣，最終實現(xiàn)程度越高，效果越好，越受大眾喜歡。同時，受各時期環(huán)境的影響，發(fā)現(xiàn)其設(shè)計風(fēng)格也在不斷進步，并逐漸趨向于簡潔有序，美觀大方的發(fā)展方向，對產(chǎn)品細節(jié)的考慮也更為具體和深入。基于技術(shù)與設(shè)計的深度融合，未來將促使有軌電車進一步發(fā)展成為城市中重要的出行工具，方便人們的出行。
二、有軌車輛造型的要素
經(jīng)過漫長的發(fā)展，有軌電車的車體結(jié)構(gòu)可以被分成底架模塊、側(cè)墻模塊、端部模塊、車頂模塊、牽引梁模塊以及枕梁模塊等六個模塊，如圖5所示。在有軌電車的車體造型設(shè)計上，需要了解并結(jié)合以上6個模塊，并且在以車輛的長度、車輛的寬度以及車輛的高度的基礎(chǔ)上，把握基本的造型要求。同時，經(jīng)研究，車體一般采用顧鵬型的斷面形狀（如圖6所示），這樣的造型設(shè)計可以使輕軌車在隧道內(nèi)獲得最大的空間面積，并且可以提高車輛在圓隧道內(nèi)的“活塞”效應(yīng)，從而加強隧道的自然通風(fēng)能力。因此，基于有軌電車的車體結(jié)構(gòu)要求，在實際環(huán)境及有軌電車自身等因素的限制下，對車體的造型可以從兩方面展開：車頭和車身。其中，在車頭的設(shè)計中，主要考慮的內(nèi)容包括：頂蓋、車前窗、車燈、前立柱、面罩等；在車身的設(shè)計中，主要考慮的內(nèi)容包括：車身的長度、車輛的寬度和高度、車門、車窗以及車輛編組形式等。而且車頭的設(shè)計相比于車身在造型上更多變，是展現(xiàn)有軌電車整車風(fēng)格的重點。因此對車頭造型的考慮將是重中之重。而其車身造型雖然難以百變，但對各部分的功能分割也需要同樣的重視。除了對以上車體結(jié)構(gòu)、路況限制的分析和考慮，作為人們出行的重要公共交通工具，其人機交互同樣需要著重研究。在有軌電車外觀造型設(shè)計中，車門和車窗的設(shè)計需要重點考慮其人機尺寸，符合基本的人機尺寸關(guān)系，使人們乘車時更自然和舒服。同時鑒于有軌電車造型設(shè)計同車輛造型設(shè)計有著相似之處，也需要考慮車輛的動氣動力學(xué)，制造加工技術(shù)、材料選擇等，從而更科學(xué)地研究流線型的車輛造型設(shè)計，使未來車輛擁有較強的流線性，造型更具活力。
三、未來趨勢暢想
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與政府政策的支持，綠色環(huán)保的有軌電車成為越來越多城市綠色交通運輸?shù)闹匾煌üぞ?。而未來有軌電車的造型設(shè)計已經(jīng)不僅是單純以美學(xué)為基礎(chǔ)的交通工具造型設(shè)計。而是需要以先進技術(shù)作為基礎(chǔ)，結(jié)合城市交通環(huán)境及人機工程學(xué)等內(nèi)容。設(shè)計出更加人性化、科技化、信息化、智能化、符合當(dāng)前環(huán)境及大眾審美的公共交通工具——有軌電車。
（一）人性化未來有軌電車的設(shè)計需要體現(xiàn)出以人為本的設(shè)計理念。作為大眾出行的重要交通工具，其面臨著大量的用戶。而且，車體的造型帶給人們的心理感受以及人與車交互過程的自然和流暢，都將影響用戶對出行工具的選擇。因此，如何提供較好的運輸服務(wù)，使人們乘坐有軌電車擁有便捷、安全及舒適的感受極為重要。所以，人性化的有軌電車設(shè)計將會成為未來的趨勢。
（二）科技化有軌電車的發(fā)展離不開技術(shù)的支持，先進技術(shù)的出現(xiàn)對其造型設(shè)計有著重要的影響。同時，基于創(chuàng)新技術(shù)和愈加成熟的制造工藝，未來有軌電車的造型設(shè)計及改進也擁有較高的發(fā)展空間。而一款科技感較強的有軌電車不僅象征著技術(shù)的進步，更是城市發(fā)展的另一種體現(xiàn)。在大眾出行上，高科技性也意味著其更加信息化、智能化，使人們出行更為便捷。
（三）美觀化隨著設(shè)計行業(yè)的日漸興起，大眾的審美得到了較大的提高，人們對產(chǎn)品的外觀呈現(xiàn)越發(fā)重視，開始熱衷于追求美的事物。有軌電車的造型設(shè)計在滿足基本造型要求的基礎(chǔ)上，需要朝著美觀時尚的方向前進。而且，作為城市形象的代表之一，其外觀造型的美觀度會成為人們最初的印象。
（四）信息化現(xiàn)代有軌電車在通行效率上，需要結(jié)合城市道路狀況進一步得到提升。未來，有軌電車在如：路口優(yōu)先控制、正岔道控制以及車輛檢測上，結(jié)合先進的控制系統(tǒng)，可以實時獲取更多的路況消息，提高其通行效率，從而擴大每日的運載量。因此有軌電車更加信息化的發(fā)展，對交通運輸效率將有著重要的意義。
（五）智能化擁有了科技感的造型和信息化的控制系統(tǒng)。對有軌電車的要求將逐漸上升至智能化。通過對其行駛過程中遇到的情況進行收集與分析，有軌電車可以在人工智能技術(shù)的支持下，逐漸朝著自我分析及自我決策的智能化方向發(fā)展。不僅可以節(jié)省人力，針對不同時間段人流量的不同，做到高峰多運行低峰多節(jié)能，逐步提高其運行效率。總結(jié)交通工具作為公眾出行的重要媒介，其面臨的用戶需求和交通環(huán)境日益復(fù)雜。兼具節(jié)能環(huán)保、運行速度快、運力大和方便換乘等優(yōu)點的有軌電車，在國家和政府的推動下，將具有廣闊的發(fā)展空間。同時，作為城市交通形象之一，有軌電車的造型設(shè)計也需要符合當(dāng)下大眾的審美與所處環(huán)境的融合度。因此，對有軌電車造型設(shè)計的深入研究具有重要意義。綜合有軌電車發(fā)展歷程的總結(jié)及車體造型要素的分析，發(fā)現(xiàn)未來有軌電車的造型設(shè)計發(fā)展將會朝著人性化、科技化、美觀化、信息化、智能化的方向發(fā)展，為我國城市綠色公共交通工具注入新的色彩。
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作者：閆重綠 單位：大連理工大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院