基于形態分析法的地鐵車輛外觀造型的地域性設計研究

黃佳智 　董石羽

摘要：研究如何運用形態分析法將地域中多個文化元素應用到現代地鐵車輛外觀造型設計中。以深圳地鐵車輛為例，結合形態分析法原理，將不同的文化元素通過一定的設計方法應用到地鐵車輛造型設計中。通過形態分析法可以將多個地域文化元素應用在地鐵車輛外觀造型設計中，形成具有地域性的外觀造型方案。通過設計實踐，提出了一種基于形態分析法的現代地鐵車輛外觀造型的地域性設計的新方法。

關鍵詞：地域文化 地鐵車輛 形態分析法 外觀造型

中圖分類號：TB472

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2020）01-0011-03

引言

地鐵是城市中具有特定的運營線路，并且需要為城市中的人們提供服務的公共運輸系統之一，適合人口密集的城市環境，其作為現階段城市軌道交通中的核心裝備之一，勢必在當下會成為設計和研發制造的重點[1]。由于國家對地鐵的重視，使地鐵逐漸成為了與城市環境協調共生的重要部分，不少地鐵已經成為了城市的形象之一。目前已經有不少文獻展開了地域文化在地鐵車輛外觀造型設計中的應用及方法研究。文獻[2]對地域文化概念及元素的提取方法作了分析和探討，提出了一種地域化的城市公共交通形象塑造理論;文獻[3]分析了地域文化與公共交通形象之間關系和作用，總結了兩者相互制約、相互促進的影響機制;文獻[4]通過總結地域文化與地鐵主要造型元素的轉換模型，提出有效傳遞地域文化中有形文化和無形文化的地鐵造型設計方法。綜上所述，地域文化在地鐵車輛外觀造型設計中的應用逐漸成為一種趨勢。基于此，本文將針對深圳地域文化特點，結合形態分析法原理，擴展地鐵車輛外觀造型的設計思路，以期為我國地鐵車輛外觀造型設計提供一種新設計方法。

一、簡述地域文化與地鐵車輛

（一）地域文化

地域是一種人化的地理空間;文化是指人類的具體的、歷史的精神性、社會性的活動與成果;地域文化是指一定空間范圍內特定人群的行為模式和思維模式的總和，是經過長期發展后積累形成的一種具有鮮明特征的子文化，地域文化不僅反映了地域下的人文精神，而且反映了人們對地域下文化的共識，是一個地域反映出來帶有個性色彩并且蘊涵著濃厚文化意義的特質[5-6]。其內涵按文化層面劃分為物質、制度、哲學3個層面[7]：物質層面是人們的語言、飲食、風景、建筑、服飾、用品等;制度層面指個人的行為、習慣、風俗、制度、禮儀、宗教、藝術等;哲學層面指特定群體的人格、審美趣味、價值取向等。從設計的角度出發，本文將3個層面的文化元素簡化為具體層面文化與抽象層面文化;具體層面文化是指可視的、物質化的、有形的等;抽象層面文化是指無形的、能感知的、非物質化的等。

（二）地鐵車輛

地鐵屬于鐵路運輸形式中的一種類型，主要是指以地下運行為主的城市軌道交通系統，有“地下鐵道”（Underground railway）、“地下鐵”（Subway、tube、underground）等簡稱[8];地鐵車輛外觀造型是工業產品造型中的一種，泛稱交通工具，是通過科學與藝術相結合的手段對地鐵車輛頭部、車身、涂裝等車體外觀的部件設計的總和。在中國，地鐵車輛車型被劃分為A、B、C、D、L，主要區別是車體尺寸不同，最常見的是A、B型車[9-10]，B型車相比A型車造價、舒適感、美觀有較大優勢，基于此，本文選擇B型地鐵車輛作為研究對象。

（三）地域文化與地鐵車輛外觀造型設計的關系

文化與設計兩者之間關系是相鋪相成的，像是一對作用力和反作用力，文化的傳達影響設計，設計的表現反映文化;因此，設計有了文化內涵，才有自身的特色，將文化內涵融入在設計中，通過地域文化與創新技術、新設計有機結合在一起，將會創造出既有現代設計感又有文化內涵的產品[11]。在現代的城市中，地鐵車輛的外觀已經成為城市公共交通形象之一，在某一程度上象征著城市的名片，并且還反映著地域文化的真實寫照，通過捕捉具有代表性的地域文化的元素，運用設計作為表現手段，把地域文化特色元素融入到地鐵車輛外觀造型設計中，使地鐵車輛外觀造型還能成為傳播城市文化的重要媒介，不僅可延續當地的文化特色與思想觀念，還可以有效展示城市的文化風貌、凝聚城市的文化精神，從而改變地域下人們的思想觀念、行為方式與生活態度等，更能有效地助力城市的名片建設。

二、地域文化在地鐵車輛外觀造型設計上的應用分析

通過對國內外地鐵車輛外觀進行調研，選取中國福州、中國哈爾濱、美國紐約、德國柏林、英國倫敦、日本東京的地鐵車輛為例，分析其地域文化在車輛造型上的應用情況，總結在不同車輛外觀造型之間地域文化的表現，如表1所示。

基于以上分析，可以發現國內外都開始逐漸重視地域文化和地鐵車輛外觀造型結合，其地域文化的表現主要集中在車輛的頭部造型、車身造型、涂裝上，國內地鐵車輛使用的文化多為具體層面的文化元素，在表達形式上比較單一;而國外更能靈活地將具體和抽象文化元素應用在地鐵車輛外觀造型上，靈活地運用各種設計方法將地域文化元素應用到同一輛地鐵車輛外觀造型的不同部分，對人的視覺感受和文化認同表現得更加強烈，地域性設計表現更加突出。

三、基于形態分析法的地鐵車輛外觀造型的地域性設計

（一）形態分析法

形態分析法是1951年由美國教授茲維基（Zwicky）所創的一種創新方法，廣泛在工程、設計等領域中，是通過應用形態學對事物進行分析的方法，也有學者稱之為形態矩陣法、形態綜合法、棋盤格法等。其基本原理首先需要明確所要解決的問題或對象，并把問題或對象拆分為一些基本因素，然后對每一個基本因素分別列出所有的可能形態或解決方案;最后建立形態矩陣，通過不同的組合形成若干個解決整個問題的總體方案或發明設想[12]。需要注意的是，設計師在拆分問題或者對象的時候，不宜將基本因素和可能形態或解決方案分解過多，并且在組合方案時候，建議先從草圖表達入手，不然會帶來較大的工作量。

（二）地鐵車輛外觀造型地域性設計中的基本因素和可能形態

結合第二部分的分析，設計師在地鐵車輛外觀造型設計中，往往不會只將一種地域文化元素應用到整個車輛之中，他們會根據造型的功能、結構的不同選擇合適的文化元素進行表達，而在這個表達的過程中，設計師對地域文化元素運用不同的設計手法會產生不同的表現效果。基于此，結合形態分析法原理，將地域文化元素在造型設計中的應用問題分解為文化元素、設計方法、設計對象3個基本因素，其中，文化元素的可能形態則從地域中選擇具有代表性的文化元素;設計方法的可能形態從直接模仿、幾何抽象、置換構成、意向轉換、解構與重構等[9]中選擇;設計對象的可能形態則可以根據地鐵車輛的結構或功能不同進行造型拆分。形態矩陣如表2所示。其中，每個基本因素用字母A、B、C表示，可能形態用數字1、2、3......n表示，每種基本因素對應下的可能形態用T表示，即所有的地鐵車輛外觀造型的地域性設計方案有N=（T1A·T1B·T1C）+（T1A·T2B·T1C）......+（TnA·TnB·TnC）個。

（三）基于形態分析法的地鐵車輛外觀造型的地域性設計流程

第一步，確定目標地域，分析并搜集當地具體層面、抽象層面的文化元素，并分別在每個層面中選擇出最具有代表的文化元素;第二步，確定地鐵車輛的外觀造型約束條件，主要包括美學要求和車輛的硬性限制;第三步，執行形態分析法，基本因素和可能形態的拆分，組合方案，篩選出與設計目標和設計要求匹配的最佳方案;第四步，設計方案表現。基于形態分析法的地鐵車輛外觀造型的地域性設計流程如圖1所示。

四、設計案例

根據國內外地域文化元素在地鐵車輛外觀造型設計上的應用現狀和表現規律，針對國內地鐵車輛外觀造型地域性設計表現形式單一且不突出的問題，本文以現代大都市深圳為對象，分析當地的地域文化特色，探索與該城市多個文化特色元素相融合的地鐵車輛外觀造型地域性設計的方法，并提出基于形態分析法的創新設計方案。

（一）深圳文化元素選擇

深圳是我國最年輕的創新城市，被譽為創客之城、設計之都，其文化具有創新求異、務實致用、寬容大度、兼收并蓄等4大特色，形成以現代特色的嶺南文化為歷史底蘊，以追求創新、個性精神為主干，以全球多元為靈魂的地域文化特色[13]。通過對文獻[14-15]分析，結合深圳城市的品牌形象，可以將深圳地域文化特征概括為“后現代主義”，因此，本文選定深圳后現代文化作為其地域文化的核心。經過調研發現，深圳后現代文化在具體層面的建筑元素和抽象層面的精神元素表現得最為明顯。以具體層面的建筑元素為例，地王大廈和平安金融中心作為深圳最著名的地標性建筑，已經升華成為了深圳地區的重要名片;以抽象層面的精神元素為例，創新求異的精神不僅使深圳創造了許多震撼全國的第一，而且還使其文化內涵越來越豐富。基于此，將以上3種文化元素融入地鐵車輛外觀造型中，不僅使車輛成為城市中一條亮麗的風景線，同時在心理上還能讓人們得到一種后現代文化的啟示。

（二）地鐵車輛外觀造型約束

對地鐵車輛外觀造型而言，車輛頭部、車身、涂裝是造型設計的核心，由于時速較低，對車輛氣動性要求不高，車輛外觀造型的自由度較大，因此美學要求和硬性限制是造型設計的基礎。美學要求主要包括形態、比例、空間關系等，車輛硬性限制主要包括尺寸、工藝、結構、人機工學等。本文從易于制造的角度，車輛頭部采用鈍頭型設計，車輛車身采用直壁型車體，車輛涂裝采用主體色和輔助色構成。車輛外觀造型尺寸約束如圖2所示。

（三）執行形態分析法的方案設計

1.建立形態矩陣：地鐵車輛外觀造型地域性設計就是將不同的文化元素通過一定的設計方法應用在其造型的不同部位，從而達到造型合理性、地域性和美觀性的要求。根據前文分析，確定地鐵車輛外觀造型地域性設計的基本因素為文化元素、設計方法、設計對象。文化元素的可能形態確定為地王大廈、平安金融中心、創新求異的精神;設計方法的可能形態確定為意向轉換、幾何抽象、解構與重構;設計對象的可能形態確定為地鐵車輛的頭部造型、車身造型、車輛涂裝。形態矩陣如表3所示，通過各基本因素和可能形態的排列組合，用草圖繪制地鐵車輛頭部造型、車身造型、車輛涂裝方案，分別得到9種方案。

2.方案篩選：選擇16人作為被測試者，其中行業設計師8人、工業設計專業學生5人、非工業設計專業學生3人，分別對所有的草圖方案從造型合理性、地域性、美觀性進行打分（5分制），運用SPSS計算每種方案對應的各個評估條件得分的平均值，各評估出最佳的地鐵車輛頭部造型、車身造型和車輛涂裝方案，草圖方案評估如表4所示。

（1）地鐵車輛頭部造型方案：A2-B3-C1是通過對平安金融中心元素的外觀造型進行分析，解構成具有未來感的方正形態、具有科技感的黑藍色彩以及具有獨特感的玻璃材質3個方面，重構之后分別應用在車輛頭部的外輪廓上、頭部的車燈中以及頭部的駕駛室前，從而使頭部造型表現出整體性和統一性，硬朗的線條凸顯深圳現代氣息，高聳的頭部造型寓意深圳大都市的形態，藍色的車燈象征著深圳科技的發達，詮釋了深圳反對蒼白平庸以及千篇一律的后現代文化，以此表達深圳是一個新而年輕化的城市。

（2）地鐵車輛車身造型方案：A1-B2-C2是對地王大廈元素進行幾何抽象，將元素中西方的教堂和中國古代文化的通、透、瘦的特征應用在車身整體造型中，整車的造型既有地王大廈的內涵又有后現代主義歷史文脈的延續性的特征，在車門的細節設計上充分的提取了地王大廈的特征線，使設計的亮點更加形象化，不僅可以體現出深圳的現代而不失歷史底蘊的特點，還能帶給乘客一種貼近生活、融入大都市的親切感，并能使深圳人們聯想起引以為豪的地標性建筑。

（3）地鐵車輛涂裝方案：A3-B1-C3是將創新求異的精神中勇于拋棄舊事物、創立新事物的內涵進行解讀，運用意向轉換的設計手法，擯棄傳統的涂裝設計思路，運用追求新穎、獨特簡潔的設計語言，在車身采用環繞式和疊加式線條進行組合，涂裝的色彩將藍色和白色相結合，加強了車輛行駛過程中的動感，從而為深圳創新求異的文化內涵提供更多的表現形式。

（四）設計方案表現

將頭部、車身、涂裝方案整合，繪制整車草圖，將草圖造型方案導入Rhino5.0軟件中進行建模，運用KeyShot8.0渲染軟件制作效果圖，最終效果如圖3所示。通過最終整體方案可以看出，地鐵車輛外觀造型不僅融合了多個地域文化元素，而且還將深圳后現代文化中創新求異、個性多元等特征在車頭、車身、涂裝等中表現了出來。

結論

本文提出了一種基于形態分析法的地鐵車輛外觀造型地域性的設計方法，以深圳地鐵車輛造型為例，通過分析該問題的基本因素以及可能形態，選取具體文化元素地王大廈、平安金融中心，抽象文化元素創新求異的精神作為文化元素代表，建立方案形態矩陣，評估出最有代表的地鐵車輛頭部、車身、涂裝方案，并將其整合后應用到B型地鐵車輛外觀造型設計中。通過地域文化與形態分析法相結合，不僅可以拓寬地鐵車輛外觀造型的設計思路，還可以為以后的軌道車輛外觀造型設計提供靈感源泉。

項目號：教育部人文社科基金項目，編號18YJA760011，《中國高速列車設計基因研究與創新再設計》。

參考文獻

[1]何思俊，支錦亦，向澤銳等.我國地鐵列車工業設計研究進展[J].機械設計，2019，36（6）：121-126.

[2]徐伯初，王超，向澤銳.考慮地域文化的城市公共交通系統形象研究[J].美術觀察，2014（8）：130-131.

[3]董石羽，王春琦.地域文化和城市公交系統形象的相互影響機制研究——以成都為例[J].裝飾，2016，35（2）：128-129.

[4]唐珊.地域文化視域下的徐州地鐵造型設計研究[J].包裝工程，2019，40（22）：136-141.

[5]白欲曉“.地域文化”內涵及劃分標準探析[J].江蘇社會科學，2011（1）：76-80.

[6]張鳳琦“.地域文化”概念及其研究路徑探析[J].浙江社會科學，2008（4）：63-66.

[7]許嘉璐.什么是文化？一個不能不思考的問題[N].中國社會報，2016（2）.

[8]陳宇宏.淺談我國城市地鐵建設趨勢[J].建筑工程技術與設計，2016（22）：144-147.

[9]GB/T7928—2003地鐵車輛通用技術條件[S].

[10]劉觀慶.工業設計資料集——交通工具[M].北京：中國建筑工業出版社，2007：228-237.

[11]陳長虹，孔艷平，宗娟等.融入地域文化的產品設計實踐[J].包裝工程，2008，29（8）：192-194.

[12]王旭.基于形態分析法的簡易智能飲水機設計[J].機械制造與自動化，2019（3）：140-142.

[13]毛少瑩.30年深圳文化發展歷程研究[J].特區實踐與理論，2010（10）：19-23

[14]路旭，劉青.后現代視角下的深圳特區內外一體化建設芻議[J].特區經濟，2010（10）：13-15

[15]莊梅梅，李婕.基于地域文化的深圳特色公園體系構建研究[J].園林，2018（7）：60-63.