導(dǎo)語(yǔ)：公交車造型設(shè)計(jì)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:公交車作為城市公共設(shè)施的一部分，其車容車貌對(duì)城市形象的塑造及文化旅游宣傳都起著十分重要的作用，由此分析了影響公交車造型的主要因素及當(dāng)前公交車“千車一面”狀況形成的原因，提出了結(jié)合文化仿生來(lái)打造公交車造型的概念，探討了仿生設(shè)計(jì)基于公交車造型的優(yōu)劣勢(shì)。以成都市文化元素的收集和提取為例，通過問卷調(diào)查和分析模型最終篩選出大熊貓來(lái)代表成都市文化元素與公交車造型結(jié)合設(shè)計(jì)，通過對(duì)文化仿生基于公交車造型的設(shè)計(jì)流程的詳細(xì)闡述，旨在推進(jìn)公交車造型的多元化發(fā)展，助力公交車運(yùn)營(yíng)的轉(zhuǎn)型升級(jí)與城市公共設(shè)施的打造。

關(guān)鍵詞：造型；城市文化；仿生；公交車；方箱型

公交車具有行駛速度慢，允許乘客站立，停靠頻繁等特性，其車型多為方箱型，前圍也以“平臉”、“方臉”居多。仿生設(shè)計(jì)主要指通過模擬某些形式及原理來(lái)設(shè)計(jì)出具有類似生物體某些特征的一種思維方法應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了自然因素與技術(shù)要素的無(wú)縫結(jié)合[1-2]。當(dāng)前，城市建筑的擴(kuò)張和街道的延伸以及物質(zhì)財(cái)富的增長(zhǎng)[3]，并沒有阻止因缺少社會(huì)認(rèn)同感而帶來(lái)的“冷漠”，這種現(xiàn)象含蓄地反映出城市公共空間人性化與人文關(guān)懷的缺失。公交車享有“城市名片”的美譽(yù)[4]，其造型和建筑、雕塑等一樣對(duì)城市環(huán)境起著重要作用。套路化的設(shè)計(jì)使當(dāng)今公交車造型日趨雷同并與時(shí)代脫節(jié)，既無(wú)法滿足現(xiàn)代人的審美情趣，也無(wú)法與城市形象相符[5]?；谶@種背景，本文提出以城市文化仿生來(lái)打造公交車造型的理念，旨在遵循技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)規(guī)范的前提下，為公交車造型設(shè)計(jì)提供更多可能性。

1影響公交車造型的關(guān)鍵性因素

1.1人機(jī)環(huán)境的影響。與長(zhǎng)途客車不允許乘客站立相對(duì)，公交車專門為乘客設(shè)有站立區(qū)[6]，因而更需要寬敞的空間，從幾何學(xué)來(lái)看，長(zhǎng)方體對(duì)內(nèi)部空間的利用率遠(yuǎn)勝其它幾何體，可容納更多乘客，因此和建筑設(shè)計(jì)一樣，公交車車身形態(tài)大多為長(zhǎng)方體。其次，公交車車速一般不超過60km/h，可以忽略氣動(dòng)阻力，因此不需要特別追求流線感，故其“前臉”多為大平方正。隨著時(shí)展，公交車造型也在不斷改變，比如在一些新能源公交車的前大燈之間已經(jīng)看不到中網(wǎng)了，再如伴隨保險(xiǎn)杠功能的弱化和向內(nèi)收縮的趨勢(shì)[7]促成了公交車前、后圍可塑面積的增大。以上公交車造型的形成與改變都與人機(jī)環(huán)境有著難以分割的聯(lián)系。1.2骨架系統(tǒng)的影響。公交車隸屬客車的一種，其車架結(jié)構(gòu)與轎車具有明顯不同，轎車多以沖壓件成型，車殼兼具承載與外裝飾兩部分功能，然而基于安全性考慮，客車一般都要在車殼（蒙皮）內(nèi)部加設(shè)承載骨架。公交車的骨架系統(tǒng)不僅要承載整個(gè)車體的重量，同時(shí)還要承受來(lái)自地面的各種力和力矩的作用[8]。由于鈑金蒙皮是透過機(jī)械張拉工藝被延展固定于骨架表面[9]，所以骨架系統(tǒng)的宏觀布局對(duì)公交車的造型影響重大。長(zhǎng)期以來(lái)，“方箱型”骨架已經(jīng)形成了一套較為成熟的基于有限元模型的力學(xué)分析系統(tǒng)，但是近年來(lái)一些專家認(rèn)為只要滿足力流動(dòng)傳遞的連續(xù)性，骨架的成型方式也可以是多元的[10]。還有專家認(rèn)為，骨架的藝術(shù)造型和工程技術(shù)應(yīng)當(dāng)在功能特性上得到充分融合，骨架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是多學(xué)科優(yōu)化的結(jié)果，需要在不同學(xué)科之間達(dá)成一致性[11-12]。這些研究為骨架設(shè)計(jì)跳出“方箱型”框架形式提供了有力支撐，也為公交車造型提供了更多選擇方案。1.3制造成本和工藝水平的影響。由于公交車的骨架與蒙皮系統(tǒng)是分開的，按理說外部蒙皮可以獲得更大的造型自由度，然而大部分公交車依就“長(zhǎng)得”方方正正，究其原因在于成本和工藝的限制。無(wú)論對(duì)于骨架還是外蒙皮系統(tǒng)，整體造型采用長(zhǎng)方體的制造難度遠(yuǎn)比其它形式要低?！胺较湫汀睂?duì)于車體內(nèi)外來(lái)說都有彎曲少、直線多的幾何特點(diǎn)，表現(xiàn)在對(duì)骨架方剛的焊接、外部蒙皮的張拉以及車身表面刮膩?zhàn)佣急惹嫘螒B(tài)所需的成本和工藝難度低很多，這也是公交車大多為“方箱型”的一個(gè)關(guān)鍵性原因。1.4文化觀念的影響。二戰(zhàn)后，“國(guó)際主義風(fēng)格”席卷全球，“少即是多”的工業(yè)設(shè)計(jì)理念深入人心，從這個(gè)時(shí)候開始，長(zhǎng)方體也由于使用簡(jiǎn)便確立了其在公交車造型中的統(tǒng)治地位。七十年代中期，后現(xiàn)代主義浪潮席卷歐美，開始對(duì)冷漠、機(jī)械、呆板、以及缺少裝飾的藝術(shù)風(fēng)格進(jìn)行批判，借打破功能主義觀念的束縛，強(qiáng)調(diào)先鋒性[13-14]來(lái)反對(duì)國(guó)際主義風(fēng)格。這時(shí)出現(xiàn)了很多個(gè)性化的改裝汽車，人們以小眾設(shè)計(jì)來(lái)彰顯叛逆精神，力求打破理性主義基于交通工具的統(tǒng)治。正如列斐伏爾認(rèn)為的那樣“藝術(shù)的價(jià)值在于它使人從理性主義的壓力和日常生活的規(guī)范中解脫出來(lái)，提供了消費(fèi)社會(huì)的工具理性認(rèn)識(shí)所缺乏的關(guān)于生命的意義和體驗(yàn)”[15]?？梢娮鳛楣步煌ㄅc社會(huì)生活的參與者，公交車造型必然會(huì)受到不同時(shí)期文化觀念的影響。

2基于公交車仿生造型的優(yōu)劣勢(shì)分析

2.1優(yōu)勢(shì)分析。2.1.1打破同質(zhì)化瓶頸。伴隨技術(shù)交流與協(xié)同開發(fā)越來(lái)越緊密，很多客車廠的公交車都變得越來(lái)越雷同，“方箱型”公交車引發(fā)的“千車一面”的效應(yīng)讓大眾化產(chǎn)生了嚴(yán)重的審美疲勞。從此角度上考慮，以城市文化元素仿生的手法為公交車造型融入新活力，能夠在一定程度上打破這種造型瓶頸。2.1.2提升情感化語(yǔ)義。形態(tài)語(yǔ)義學(xué)將方形結(jié)構(gòu)視為對(duì)男性氣質(zhì)和高度理性主義的隱喻[16]，由于“國(guó)際主義風(fēng)格”傾向盡可能簡(jiǎn)化的裝飾和依靠?jī)?nèi)部機(jī)構(gòu)來(lái)規(guī)范外部形態(tài)，使得工業(yè)設(shè)計(jì)優(yōu)先保證物理功能的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，其次才是與使用者之間情感交流。仿生設(shè)計(jì)的一個(gè)重要特點(diǎn)是通過對(duì)提煉元素的深入分析來(lái)反映背后隱藏的造型語(yǔ)義和內(nèi)涵特征[17]。它不是對(duì)原型如出一轍的照搬，而是模仿并高于原型，比如當(dāng)人們看到某種產(chǎn)品時(shí)，透過造型能夠感受到背后的情感。甲殼蟲就是一個(gè)典型例子，可愛別致的造型向人們間接展示了其適合女性操作，舒適型強(qiáng)，安全穩(wěn)定等方面的優(yōu)勢(shì)。2.1.3助推城市形象建設(shè)和旅游宣傳。當(dāng)前，不少城市都十分重視城市形象的打造，城市形象需要透過視覺感知和文化符號(hào)來(lái)體現(xiàn)，文化符號(hào)則需要透過創(chuàng)意設(shè)計(jì)與傳播載體來(lái)表達(dá)[18]，作為市政基礎(chǔ)設(shè)施，公交車?yán)響?yīng)成為文化符號(hào)的載體。從這個(gè)角度來(lái)看，目前公交車的造型難以勝任城市形象建設(shè)和旅游環(huán)境打造的要求。因此提出以文化仿生來(lái)推進(jìn)公交車與城市建設(shè)的聯(lián)系，不但可以使公交車成為更加符合城市形象宣傳的符號(hào)載體，還能為地方旅游業(yè)的發(fā)展增添更多的亮點(diǎn)。2.2劣勢(shì)分析。2.2.1工藝難度加大。一般產(chǎn)品造型大多以基本幾何體或組合體為基礎(chǔ)，如果想擁有不規(guī)則造型，制造難度都會(huì)加大。隨著數(shù)控加工和各種先進(jìn)成型技術(shù)的不斷發(fā)展，能夠應(yīng)用到公交車造型中的手段也變得越來(lái)越多。就方箱型公交車來(lái)說，其造型主要由大面積平整的張拉蒙皮組焊而成，即便有小局部的曲面形態(tài)，處理起來(lái)也很容易。相比之下，仿生形態(tài)包含的曲面量大、轉(zhuǎn)角多，為了保證精度只有先“化大為小”，后再以組焊鋼板或拼接玻璃鋼來(lái)獲得整體造型。因此對(duì)技術(shù)人員的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和效率都提出了更高要求，包括成型的準(zhǔn)確度、工藝路線的選擇、誤差與膩?zhàn)恿康目刂埔约敖还r(shí)間的保證等[19]問題。2.2.2成本增高。首先，工藝難度的增大必然會(huì)導(dǎo)致成本的增高。其次，要想在不降低生產(chǎn)效率的情況下保證公交車造型的質(zhì)量，要么加大勞動(dòng)強(qiáng)度，要么引進(jìn)更多的人手和先進(jìn)設(shè)備，無(wú)論哪一種手段，都會(huì)使研發(fā)成本大幅上升。2.3優(yōu)劣勢(shì)比較及對(duì)策分析針對(duì)上述優(yōu)劣勢(shì)分析，本文擬從三個(gè)方面提出對(duì)策。首先，在政策面上可以抓住公交車新能源化這一大趨勢(shì)，結(jié)合新能源公交車對(duì)傳統(tǒng)燃油公交車展開大換血之際，淘汰一批老舊的車型與骨架結(jié)系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^舉辦競(jìng)賽活動(dòng)來(lái)收集相關(guān)公交車造型方案，政府應(yīng)當(dāng)積極發(fā)揮牽頭作用，鼓勵(lì)企業(yè)對(duì)公交車大膽改良和創(chuàng)新，對(duì)于結(jié)合城市文化仿生的方案給予加分和補(bǔ)貼。其次，在工藝層面上可以對(duì)復(fù)雜形態(tài)進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化處理，文化仿生注重的是情感交流，重在傳“神”與意會(huì)，而非對(duì)實(shí)物形態(tài)的真實(shí)還原。比如為動(dòng)物或器物賦予人格化的表情來(lái)拉近它們與人的距離，以高度概括和符號(hào)化的形式來(lái)展現(xiàn)其特點(diǎn)能夠給人以更加深刻的印象，同時(shí)也能有效控制成本和工藝難度。再者，要做好社會(huì)宣傳工作，對(duì)于結(jié)合城市文化仿生來(lái)打造公交車造型這一話題，多數(shù)市民和游客會(huì)感興趣，當(dāng)然也有少數(shù)人不理解，因此要做好解釋工作。

3公交車城市文化仿生案例

3.1成都地區(qū)文化元素的收集和提取。收集的成都市及周邊文化元素以物質(zhì)形態(tài)和非物質(zhì)形態(tài)分為兩大類，如表1所示。3.2基于市民和游客熟悉度的篩選。針對(duì)以上收集的元素進(jìn)行問卷調(diào)查，其中發(fā)放問卷150份，回收問卷139份，有效問卷119份，有效問卷率超過2/3強(qiáng)。問卷發(fā)放以成都市各大景區(qū)為主，對(duì)不同性別、年齡、職業(yè)的人群進(jìn)行調(diào)查，具有一定程度的廣泛性。歸納后，成都市文化元素的熟悉度如圖1所示，排在前五位的是：武侯祠、大熊貓、金沙遺址、杜甫草堂、夫妻肺片。3.3基于仿生結(jié)合度與功能匹配度的篩選。根據(jù)上述分析得到5個(gè)熟悉度最高的文化元素，如圖2所示，將其與“仿生結(jié)合度”以及“功能匹配度”結(jié)合起來(lái)選出最終結(jié)合到公交車造型的文化元素。“仿生結(jié)合度”以每個(gè)文化元素的“H”來(lái)表示，即在圖中分別代表5個(gè)文化元素的環(huán)型臺(tái)越高表示由文化元素體現(xiàn)出來(lái)仿生形態(tài)越容易與公交車造型融合?！肮δ芷ヅ涠取币悦總€(gè)文化元素的“S”來(lái)表示，即在圖中分別代表5個(gè)文化元素的環(huán)型臺(tái)水平面的面積越大表示該文化元素配合公交車的功能設(shè)計(jì)越容易。對(duì)于“功能匹配度”而言，是由單元環(huán)型格組成，一個(gè)文化元素最多可以擁有五個(gè)單元環(huán)型格，每一個(gè)環(huán)型格代表公交車“五圍”中的一個(gè)圍合面（公交車底為圍無(wú)法做造型，所以去掉）。如果一個(gè)文化元素能夠融入公交車的某一個(gè)圍合面進(jìn)行造型創(chuàng)意，那么它就擁有這個(gè)單元環(huán)型格，擁有的單元環(huán)型格越多代表文化元素的環(huán)型臺(tái)水平面的面積也就越大。因?yàn)閳A環(huán)臺(tái)的體積有“V=SH”，所以通過觀察每個(gè)文化元素代表的圓環(huán)臺(tái)的體積大小可以概括地衡量出哪一個(gè)文化元素與公交車造型結(jié)合設(shè)計(jì)最容易。比如武侯祠、杜甫草堂可以選擇其中的建筑形態(tài)結(jié)合到公交車造型中，因此將其“仿生結(jié)合度”均設(shè)為“中”，從“功能匹配度”來(lái)看，古建筑的屋頂形態(tài)完全可以作為公交車的頂圍造型，而獨(dú)具特色的門窗等裝飾元素也可以融入左、右側(cè)圍，所以武侯祠與杜甫草堂的環(huán)型臺(tái)具有相同的“S”和“H”，因此體積相同，表示它們結(jié)合到公交車造型中的難易程度基本一致。對(duì)于環(huán)型臺(tái)體積最大的大熊貓和最小的夫妻肺片來(lái)說，前者身體形態(tài)可以看作是一個(gè)倒大圓角的長(zhǎng)方體，與目前多數(shù)公交車采用的“方箱型”骨架結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的匹配性，因此基于“仿生結(jié)合度”設(shè)置為“高”，加上大熊貓身體上的各部位都能三維形態(tài)融入公交五個(gè)圍合面的造型中，因此其擁有的單元環(huán)型格也是最多，體積自然最大。就夫妻肺片來(lái)看，雖然可以被噴繪或以浮雕形式出現(xiàn)在左右側(cè)圍，但是由于其片狀形式，很難通過仿生以三維立體形態(tài)結(jié)融入公交車造型中，所以夫妻肺代表的環(huán)型臺(tái)高度為0，體積最小。通過以上分析，選擇擁有環(huán)型臺(tái)體積最大的大熊貓代表成都市文化元素與公交車造型相融合。

4設(shè)計(jì)方案表達(dá)

4.1方案草圖。大熊貓是我國(guó)國(guó)寶，雖然憨態(tài)可掬卻也擁有千姿百態(tài)，但并非所有姿態(tài)都適合與公交車結(jié)合。經(jīng)分析，大熊貓睡姿、坐姿、仰姿等都難以與公交車基本車架結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，而正常行走的姿態(tài)最容易匹配公交車骨架結(jié)構(gòu)，故以大熊貓行走姿態(tài)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的公交車方案如圖3所示。4.2方案定稿。圖3中的方案經(jīng)專家對(duì)比評(píng)審后，確定以方案三為基礎(chǔ)進(jìn)行CAD深化，效果如圖4所示，考慮到成本，車體內(nèi)部還是以“方箱型”骨架結(jié)構(gòu)為參照，不另行設(shè)計(jì)新的骨架系統(tǒng)，只是針對(duì)局部改進(jìn)，外型預(yù)期在外蒙皮連接處盡量以大圓角代替小直角，力求接近大熊貓的身體形態(tài)，從而給人以親切、圓潤(rùn)的視覺感受。相較于普通公交車“大平方正”的前臉，該方案的前圍弧度較大，向后彎曲呈斜面狀從而有利于阻力的減小。其中大熊貓眼睛位于前風(fēng)窗玻璃之上，耳朵則位于前圍和頂圍的交界處，大熊貓后腦勺與前肢融合在一起以褐色涂裝延伸到整個(gè)車體前部1/5處，包括前乘客門的上半部。車身中段包括后乘客門及向后延伸的一部分以白色搭配簡(jiǎn)單裝飾條的方式進(jìn)行涂裝，到整個(gè)車身后部約2/5處涂裝由白色又轉(zhuǎn)為黑色并一直延伸將整個(gè)后圍包住，這種黑白搭配的交叉變化強(qiáng)化了大熊貓腹部和前、后肢的區(qū)別。從文化意象仿生的角度來(lái)看，該設(shè)計(jì)并沒針對(duì)公交車就大熊貓形態(tài)如傳統(tǒng)形象或符號(hào)[20]一模一樣地刻畫，而是通過解構(gòu)、抽象、重組等系列動(dòng)作將一個(gè)帶有卡通感的、并非完全寫實(shí)的大熊貓?jiān)谙嚓P(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的限制下較為完美地融入到公交車造型中。對(duì)于將大熊貓形態(tài)基于公交車造型再創(chuàng)造的過程中就做了不少“減法”處理，刪除了一些難以結(jié)合公交車功能部件設(shè)計(jì)的形態(tài)元素，如大熊貓的嘴巴、鼻子、胡子等則，而通過突出眼睛、耳朵及黑白交叉涂裝等內(nèi)容來(lái)展現(xiàn)公交車中的大熊貓?jiān)煨鸵庀?。這種“減法”手段也可以被看作是對(duì)仿生原型的提煉重構(gòu)，即通過點(diǎn)睛之筆將大熊貓形象注入公交車造型中。4.3后續(xù)測(cè)試與迭代優(yōu)化。通過CAD完成粗模后，可以進(jìn)行油泥模型的制作并以此為基礎(chǔ)不斷改進(jìn)，但是考慮到油泥模型制作周期長(zhǎng)，上色效果難以做到像真車涂裝一樣光滑均勻，加上本方案拼接面與細(xì)節(jié)均較多，聘請(qǐng)專業(yè)油泥模型師費(fèi)用高，故改換為銑削加工制作1：20的樹脂模型，如圖5所示。接下的工作來(lái)由川汽下屬野馬集團(tuán)客車部車輛工程師根據(jù)樹脂模逆向創(chuàng)建CAS專業(yè)數(shù)模，同時(shí)展開工藝實(shí)施可行性及車體結(jié)構(gòu)的力學(xué)和穩(wěn)定性分析。根據(jù)專家意見，可制造性的關(guān)鍵在于壓低成本，就當(dāng)前造型來(lái)看，可以針對(duì)當(dāng)前方案減少倒角和圓弧面來(lái)壓低制造成本，特別是基于側(cè)圍和車身中段部分可以沿用大眾化公交車平直張拉的蒙皮形式，如此一來(lái)車架底盤連同骨架系統(tǒng)都可以從通用庫(kù)中直接調(diào)用方案再進(jìn)行局部改進(jìn)和優(yōu)化。即是說從降低成本和制造難度的角度出發(fā)，方案三可以適當(dāng)妥協(xié)朝著大眾化公交車的設(shè)計(jì)方向靠攏一些，將造型亮點(diǎn)集中于“前臉”和后圍，側(cè)圍、頂圍及相關(guān)外飾覆蓋件等則退回通用化設(shè)計(jì)方案。需要注意的是，對(duì)于前圍大熊貓頭部的塑造來(lái)說，專家建議采用玻璃鋼成型的方式，一是原料成本低，二是塑型不受限制，調(diào)整和修補(bǔ)起來(lái)容易，制作時(shí)可以先進(jìn)行小塊糊制，固化脫模后再組裝到一起，最后用磨光機(jī)等工具打平曲面毛刺。根據(jù)項(xiàng)目組評(píng)估，該大熊貓?jiān)煨凸卉嚳梢栽囘\(yùn)于成都市特色旅游景點(diǎn)路線，一方面為乘客提供更加優(yōu)質(zhì)的乘車服務(wù)，另一方面也能起到為城市形象代言和宣傳的作用。由于該公交車擬采用純電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式，即便小批量試制也能得到國(guó)家新能源政策相關(guān)補(bǔ)助，目前本項(xiàng)目已由川汽野馬申請(qǐng)5項(xiàng)外觀專利和3項(xiàng)實(shí)用新型專利，同時(shí)申請(qǐng)了成都市“加強(qiáng)創(chuàng)新能力建設(shè)”、“推動(dòng)創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化”、“規(guī)模企業(yè)上臺(tái)階獎(jiǎng)勵(lì)”、“企業(yè)間協(xié)作配套獎(jiǎng)勵(lì)”、“基礎(chǔ)制造裝備配套支持”、“采購(gòu)工業(yè)設(shè)計(jì)服務(wù)補(bǔ)助”等政府補(bǔ)助。

5結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，公共基礎(chǔ)設(shè)施的打造對(duì)城市整體形象的塑造起著越來(lái)越重要的作用，有“城市名片”之稱的公交車造型自然會(huì)對(duì)城市交通及景觀環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。另外隨著城市軌道交通的迅猛發(fā)展也給公交車造成了巨大得的運(yùn)營(yíng)壓力。面對(duì)這種情勢(shì)，本文提出了以城市文化仿生為基礎(chǔ)來(lái)創(chuàng)新公交車造型，力求通過差異化的設(shè)計(jì)來(lái)助力公交車的轉(zhuǎn)型發(fā)展，文中深入地分析了影響公交車造型的關(guān)鍵因素和基于仿生設(shè)計(jì)的優(yōu)劣勢(shì)，最后通過對(duì)成都市文化元素的提取給出了一套較為完整的文化仿生公交車造型案例。

作者:張鈺糧 劉洋 單位:1.成都大學(xué) 2.四川汽車工業(yè)集團(tuán)