有軌電車造型設計的發展及趨勢

閆重綠

摘要：為響應綠色出行的理念，打造更好的市容風貌，使有軌電車造型設計集技術與美觀于一體。文章通過研究有軌電車的發展歷程，通過案例簡要總結各階段造型設計特點，并對有軌電車的造型要素進行分析和總結。暢想未來有軌電車造型設計的發展趨勢未來有軌電車的造型設計將朝著人性化、科技化、美觀化、信息化、智能化的方向發展。

關鍵詞：結構設計;教學方法;學習遷移;創新實踐

中圖分類號：TB472

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2020）03-0119-03

引言

隨著工業文明的發展，電力牽引本身安全高效的優勢日益凸顯，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，并且因其驅動系統全靠電力供應，不會排放對環境造成污染的廢氣，屬于綠色環保型公共交通工具，在現代受到大眾的青睞。隨著時代、技術和人類審美的發展，產品功能實現的同時，產品的外觀造型也逐漸成為設計的重點。有軌電車從興起到現在，其車身造型設計發生了較大的變化，對有軌電車車身造型設計的研究，能夠讓我們結合前人的經驗，把握并發展這一便捷、環保的公共交通工具。

產品造型設計，指的是對產品的結構外觀進行的設計。而有軌電車的車身造型設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功能和優秀造型相結合的產物，為城市交通運輸提供更大的運力，成為城市的一道風景。

一、有軌電車造型設計的發展歷程

有軌電車的發展距今為止，大致可以分為三個發展時期：快速發展階段、衰退消失階段和變革復興階段。雖然有軌電車屬于節能環保的公共交通工具，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，受汽車發展的影響，有軌電車的發展經歷了一段衰退時期，這導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，鑒于當前世界范圍內對環境保護和節能減排的號召，有軌電車因依靠電力支持，其所具有的節能環保特點，使各國又開始對有軌電車進行重新規劃與改革，發展其成為城市運力的重要組成部分。

（一）快速發展階段（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，推動其快速發展，使其承擔了當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。這一時期的設計，主要基于當時技術的支持，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計，從留存的圖片中，我們可以發現，快速發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，也改變到車的側面，位于車頭和車中間兩個區域，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，汽車工業的迅速發展對有軌電車產生了不小的沖擊。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展的重點產業。相比之下，占據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，導致政府和大眾更傾向于擁有高技術的汽車。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絡相應被拆除，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，路面電車網絡仍被保留或以緩慢的步伐繼續發展，所以，有軌電車并沒有被徹底淘汰，而是朝著更加現代化的方向前進。

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化。如圖3所示，這一時期的有軌電車，在外形設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，車身側面的車窗與車廂設計趨于同一平面，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、車門、車窗等功能區在車身上的呈現，再結合色彩和材質的搭配后，達到視覺上整齊統一不凌亂，有利于乘車人進行區分。總的來說這一階段的有軌電車，在前一階段的基礎上，應用新技術結合新的設計思想，在其造型設計方面較之前更加美觀和人性化。

（三）變革復興階段（70年代至今）

經歷了一段時期的發展低潮，到了70年代，伴隨著汽車發展帶來的交通擁堵、噪聲及環境污染等問題，歐美發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境和生活環境。基于現有技術的全面改革與提升，有軌電車在走行性能、結構、材質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、乘坐舒適等優點。同時這一階段，在技術的支持下，有軌電車得到了突破的發展，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高站臺，影響市容且投資耗費大;低地板更利于城市建設和乘客上下車，但技術實現比較復雜。不論是高地板還是低地板，技術提高帶來的改變，同樣影響到現代有軌電車的造型設計，使其外觀造型更多變。

在變革復興階段，有軌電車依靠成熟的技術結合現代設計審美理念，其外觀造型愈發簡潔大方，如圖4所示。從上圖中可以看出，現代有軌電車的車身體積變大，單節車廂長度加長，車廂節數也有所增加，單次運載能力得到提升。在整體造型中，車頭的設計較為多變，運用更多的曲線和圓角增加其流線性，整體風格傾向簡潔。同時，車頭駕駛區的車窗也被放大，占據了車頭前面和側面大部分的面積，有利于駕駛員掌握車身周圍環境，保證行駛過程的安全。車廂的設計上仍保持直線型，這與有軌電車本身長度和路面軌道系統有關。但車廂區域的車窗、車門和車廂間的連接等相比于前兩個階段，在空間分布和占據上，都得到了巨大的優化，同時借助色彩、材質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合材質和線條的搭配，對車廂的外觀呈現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，可以發現變革復興階段的有軌電車，人們對其外觀造型設計越來越重視，對車體各部分的設計也更加深入。

縱觀有軌電車的發展歷程及其車體造型設計的變化，可以發現有軌電車的造型設計離不開技術的支持，技術水平越高，推動造型設計越多樣，最終實現程度越高，效果越好，越受大眾喜歡。同時，受各時期環境的影響，發現其設計風格也在不斷進步，并逐漸趨向于簡潔有序，美觀大方的發展方向，對產品細節的考慮也更為具體和深入。基于技術與設計的深度融合，未來將促使有軌電車進一步發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

經過漫長的發展，有軌電車的車體結構可以被分成底架模塊、側墻模塊、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計上，需要了解并結合以上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上，把握基本的造型要求。同時，經研究，車體一般采用顧鵬型的斷面形狀（如圖6所示），這樣的造型設計可以使輕軌車在隧道內獲得最大的空間面積，并且可以提高車輛在圓隧道內的“活塞”效應，從而加強隧道的自然通風能力。

因此，基于有軌電車的車體結構要求，在實際環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，在車頭的設計中，主要考慮的內容包括：頂蓋、車前窗、車燈、前立柱、面罩等;在車身的設計中，主要考慮的內容包括：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。而且車頭的設計相比于車身在造型上更多變，是展現有軌電車整車風格的重點。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。

除了對以上車體結構、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計中，車門和車窗的設計需要重點考慮其人機尺寸，符合基本的人機尺寸關系，使人們乘車時更自然和舒服。同時鑒于有軌電車造型設計同車輛造型設計有著相似之處，也需要考慮車輛的動氣動力學，制造加工技術、材料選擇等，從而更科學地研究流線型的車輛造型設計，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

隨著現代科學技術的發展與政府政策的支持，綠色環保的有軌電車成為越來越多城市綠色交通運輸的重要交通工具。而未來有軌電車的造型設計已經不僅是單純以美學為基礎的交通工具造型設計。而是需要以先進技術作為基礎，結合城市交通環境及人機工程學等內容。設計出更加人性化、科技化、信息化、智能化、符合當前環境及大眾審美的公共交通工具——有軌電車。

（一）人性化

未來有軌電車的設計需要體現出以人為本的設計理念。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，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計將會成為未來的趨勢。

（二）科技化

有軌電車的發展離不開技術的支持，先進技術的出現對其造型設計有著重要的影響。同時，基于創新技術和愈加成熟的制造工藝，未來有軌電車的造型設計及改進也擁有較高的發展空間。而一款科技感較強的有軌電車不僅象征著技術的進步，更是城市發展的另一種體現。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

隨著設計行業的日漸興起，大眾的審美得到了較大的提高，人們對產品的外觀呈現越發重視，開始熱衷于追求美的事物。有軌電車的造型設計在滿足基本造型要求的基礎上，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

現代有軌電車在通行效率上，需要結合城市道路狀況進一步得到提升。未來，有軌電車在如：路口優先控制、正岔道控制以及車輛檢測上，結合先進的控制系統，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。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的支持下，逐漸朝著自我分析及自我決策的智能化方向發展。不僅可以節省人力，針對不同時間段人流量的不同，做到高峰多運行低峰多節能，逐步提高其運行效率。

總結

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境日益復雜。兼具節能環保、運行速度快、運力大和方便換乘等優點的有軌電車，在國家和政府的推動下，將具有廣闊的發展空間。同時，作為城市交通形象之一，有軌電車的造型設計也需要符合當下大眾的審美與所處環境的融合度。因此，對有軌電車造型設計的深入研究具有重要意義。綜合有軌電車發展歷程的總結及車體造型要素的分析，發現未來有軌電車的造型設計發展將會朝著人性化、科技化、美觀化、信息化、智能化的方向發展，為我國城市綠色公共交通工具注入新的色彩。

參考文獻

[1]劉亞雄，李偉，林勇.城市軌道交通工程車輛選型研究[J].現代城市軌道交通，2017（02）：16-18.

[2]秦國棟，苗彥英，張素燕.有軌電車的發展歷程與思考[J].城市交通，2013，11（04）：6-12.

[3]韓志彬，李芾，黃運華.我國有軌電車的發展現狀與應用前景[J].機車電傳動，2018（02）：7-11+22.

[4]李晶.現代有軌電車的發展形勢[J].科技風，2018（24）：54.

[5]高建云，李佳楓.現代有軌電車信號控制系統設計綜述[J].城市建設理論研究（電子版），2018（30）：153.

[6]呂輝環.現代有軌電車信號系統中的關鍵技術探討[J].機電信息，2019（12）：77-78.