一種綠色便捷的個人代步工具的設計

姜海濤 張世豪 劉鑫磊 馮穎

摘 要：對代步工具的發展歷程進行了回顧，綜述了現有代步工具的種類和特點。論述了在當今交通工具多樣化的時代，代步工具設計中應遵循的主要原則。在此基礎上，介紹了一款綠色便捷的個人代步工具的設計方案，以安全、便捷、節能環保為主要特色，同時兼具健身功能和娛樂性。

關鍵詞：代步工具；產品設計；環保節能

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

1 代步工具的發展過程及現狀

衣食住行是人類日常生活的基本內容。最初的“行走”是原始人類的基本技能，但是隨著生產力的發展和人類智力水平的提高，人們對移動速度緩慢、體力消耗較大的步行不再滿足，一直在探索解放勞動力的便捷方式，各種形式的代步工具應運而生。最早的出行代步方式是在人類能制造工具和馴服動物之后，出現了以馬、馬車等畜力代替人力的工具；對于不適宜畜力行走的地區，人們發明了轎子和滑竿；在水路交通方面，人類在幾千年前就能夠制造筏和獨木舟，繼而出現了木板船、帆船、輪船等。二百多年前，人類社會發展到“半機械化時代”，自行車這種輕便靈活、簡單實用的代步工具風靡全世界，一直沿用至今。蒸汽機的發明和應用，為人類帶來了火車和汽船，使代步工具的速度有了顯著提高，也奠定了現代交通工具的基礎，而如今大規模發展的汽車產業已成為現代社會代步工具的主流[ 1，2 ]。

代步工具按照其動力提供方式可分為燃油（氣）驅動型、電力驅動型以及非能耗型。

燃油（氣）驅動型代步工具以汽車為典型代表，還包括飛機、摩托車、拖拉機等，這類交通工具以其速度快、載運量大、快捷方便等特點成為現代社會客運、貨運的主要方式，但是與之接踵而來的是能源危機、大氣污染、環境持續惡化、全球氣溫上升、城市擴張、交通擁堵、停車困難等一系列迫切需要解決的問題，因此以燃油（氣）為動力供應的個人代步工具并不值得提倡。

以電力為動力的代步工具近幾年來發展迅速，尤其在個人代步方面，各種電動摩托車、電動自行車、電動三輪車、電動滑板車、助力車等如雨后春筍，層出不窮。和汽車相比，電動車不需要消耗石油能源，能量利用率高，速度快，占地小，停放方便，在能源日益緊張交通越來越擁堵的情況下，電動車的優勢不言自明[ 3 ]。但電動車每1～2天就需要進行充電，雖然費用不高但是操作麻煩；車用電池組1～2年需要進行更換，電池中含有的鉛等重金屬在處理過程中會對環境造成較嚴重的污染。

另外一類非能耗型代步工具與自行車類似，即不需要額外消耗能源，只依靠人力驅動，與傳統的自行車相比，這類代步工具體積更小，材質更輕，操作靈活，攜帶方便，外觀和造型上更美觀炫目，使用時更具備趣味性，價格更低廉，是短途個人代步的理想工具，包括市場上熱銷的各種輪滑鞋、滑板、活力板、滑板車等。

2 代步工具設計的主要原則

2.1 安全

安全性是對代步工具的基本要求，在設計時一方面要考慮將車輪懸架、制動和轉向的性能達到最好的程度，提高工具行駛時的穩定性和舒適性；另一方面要考慮一旦發生事故時，能有專門的防范措施幫助駕駛者實現自我保護。當然，安全性還包括避免給經常駕駛人員帶來身體疲憊、交通噪音、空氣污染等身心損害。

2.2 便捷

停車位的稀缺已經讓許多有車一族為尋找停車位浪費了很多時間也傷透了腦筋，可隨身攜帶的代步工具成為一種不錯的選擇，交通工具小型化成為其得以推廣普及的必要條件。設計時要考慮盡量讓代步車體積小、質量輕、可拆卸、可折疊，輕松帶入公寓或公司，塞進儲物柜。這種便捷性在未來的需求當中會越來越受到使用者的關注。

2.3 簡約

隨著社會的進步，人們的生活節奏日益加快，這就要求日常生活和工作中的產品簡潔明快、易于操作。因此在代步工具設計時要避免繁雜的外形和功能以及花里胡哨的裝飾，要做到主體突出，設計要素明了，選用材質充分考慮環保要求，一種外觀簡約、功能簡約、結構簡約、操作簡約的設計必將成為現代消費者所喜愛的產品[ 4 ]。

2.4 美觀

現代社會人們在關注產品實用功能的同時，產生了更多的審美需求。代步工具的設計在外觀上要注重形態、色彩、材質這三個方面，同時也要使產品的形式美體現出設計的人性化關懷，遵循可持續發展等設計觀念，做到內在美和外在美的完整統一。

2.5 綠色

“綠色設計”就是保護自然生態環境，在產品設計中盡可能的減少對環境和資源的影響，主要可以考慮以下三個方面：不耗費能源或提高能源的利用率；在使用過程中不會造成廢氣、噪聲等污染；產品報廢時盡可能的產生再利用的價值[ 5 ]。

3 一種綠色便捷的個人代步工具的設計

根據上述原則，參考市場上已有的產品，設計了一種新型的個人代步小車，其結構如圖1所示。

由圖可知，本代步小車是在普通滑板車基礎上進行改造完成的，其主要結構及功能如下。

3.1 彈性框架結構

代步小車板面下方連接的是彈性框架結構，該框架是支撐板面以及安裝車輪的主體支架，分別位于小車的前后位置，其上部與板面固連，下部通過兩根軸分別安裝前后車輪。

后部框架的截面為倒三角形，并在板面下方安裝有加固板，主要目的是增加框架的剛性和穩定性，使其可以承受駕駛人員的重量。該框架的主要特點是在其立桿上裝有彈簧裝置，并且兩立桿之間有鉸接的橫梁，這些結構使框架在具有足夠剛性的同時又具備一定的彈性，這種彈性可以吸收顛簸路面造成的震動，增加行駛過程中的穩定性和舒適性。

另外，在后部的橫梁上安裝有剎車裝置，想減速時，駕駛人可將人體重心向后方移動，人體重力使鉸接的橫梁產生一定的變形，從而帶動剎車裝置接觸地面，增大摩擦力，達到減速剎車的目的。

3.2 動力裝置

本設計以人力為驅動力，不消耗能源，不產生噪聲和污染，貫徹了節能環保的綠色設計理念。動力裝置位于小車的中部，由腳踏板、助力輪、主動輪、從動輪等部件組成。工作時，駕駛人用一只腳踩動踏板，踏板下方的連桿會驅動助力輪轉動，助力輪的作用是增加轉動慣量，使踏板及連桿運行到低位后可在慣性的作用下回復到原來位置。

助力輪通過轉軸帶動與其并列安裝且直徑相等的主動輪轉動，主動輪通過鏈條帶動后輪橫軸上的小從動輪轉動，小從動輪通過軸帶動兩后輪轉動，從而實現后輪驅動的運動方式。這種驅動方式具有動力強勁的特點，適于坡路駕駛。

3.3 轉向裝置

轉向裝置位于小車前部，在前部板面上開孔，安裝驅動轉盤，轉盤下方通過豎軸與支架相連，支架與前輪軸相連。工作時，駕駛人可用一只腳轉動轉盤，帶動豎軸旋轉，從而使支架及前輪軸發生偏轉，從而達到轉向的目的。驅動轉盤的旋轉范圍由定位裝置限定，可避免由于偏轉角度過大而造成的傾倒等問題。

本代步小車體積小，質量輕，方便攜帶，在設計過程中充分考慮了節能環保、安全性、舒適性、便于操作、價格低廉等多方面因素，在代步的同時又兼具健身功能和娛樂性，是短途代步的理想選擇。

參考文獻：

[1] 盧靜.城市居民代步工具之可用性設計研究[J].藝術與設計，2007，10：133-135.

[2] 馬賢君，周曉江.個性化設計在小型電動代步工具中的應用探索[J].科協論壇，2013，5：105-106.

[3] 王毅，劉玉連，賈博.輕型電動代步工具的情趣化設計[J].包裝工程，2012，33（8）：44-48.

[4] 盧靜.中國城市化背景下城市居民代步工具的設計研究[D].河北工業大學，2007，12.

[5] 莫家聘.綠色代步工具的可行性設計研究[J].美術教育研究，2014（3）：102-103.