倒三輪電動車的緊湊型內(nèi)飾設(shè)計初探

王蔚 陳悅 邵長娟 林斌

關(guān)鍵詞：倒三輪 電動車 緊湊型 人機工學(xué) 內(nèi)飾設(shè)計

一、緊湊型倒三輪電動車的研究及分析

（一）緊湊型電動汽車概述

1.發(fā)展現(xiàn)狀。由于電池價格昂貴、行駛里程短等因素限制，許多已研發(fā)的純電動汽車產(chǎn)品無法進入市場，而已上市的產(chǎn)品銷量不容樂觀，得不到消費者認可。面對現(xiàn)有高端的純電動車產(chǎn)品不具有良好市場前景的形式，行業(yè)專家建議發(fā)展具有高性價比的“小型低速電動汽車”，這樣可以有效地利用現(xiàn)有的技術(shù)，發(fā)展節(jié)能環(huán)保的交通工具。

國內(nèi)小型低速電動汽車發(fā)展。從性能參數(shù)來看，國內(nèi)小型低速電動汽車典型產(chǎn)品性能基本相似，主要表現(xiàn)為：最高設(shè)計車速普遍不高，外廓尺寸普遍較小，重量較輕，續(xù)駛里程在100km左右。動力蓄電池大多采用成本低廉的鉛酸蓄電池，能量較低，壽命較短，車輛配置簡單，內(nèi)飾較粗糙，只有基本的安全設(shè)備。

2.發(fā)展的優(yōu)勢。純電動車，具有兩大重要的環(huán)保特性：一是不產(chǎn)生任何溫室效應(yīng)氣體，真正實現(xiàn)“零排放”；二是電動車行車寂靜無聲，有助于減少城市的重要污染之一：噪音。電驅(qū)動結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)和使用成本大大降低，操作更加簡單易學(xué)。緊湊型車型，表現(xiàn)為體形縮小，在城市中更加靈活，減少占地面積，有利于緩解交通難問題。

3.微型電動車。第一，汽車發(fā)展的回歸。車輛作為一種交通工具，不僅是一種產(chǎn)品的開發(fā)，更是社會的進步。技術(shù)不斷發(fā)展的如今，實用、低速節(jié)能、價格便宜的微型電動車，將會是交通工具發(fā)展的方向。第二，微型倒三輪——電動車設(shè)計新概念。現(xiàn)在許多設(shè)計以及研發(fā)電動車基本都是在現(xiàn)有車輛的基礎(chǔ)上進行改進，不會有極大的突破，要修改動力系統(tǒng)，必定要求蓄電池技術(shù)、電網(wǎng)改造技術(shù)、智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面的成熟發(fā)展。而微型倒三輪是一種全新的電動車設(shè)計，將跳出傳統(tǒng)電動車的束縛，可以有新突破。

（二）三輪電動車

三輪汽車車輪主要有兩種布置形式：單輪前置正三輪和單輪后置倒三輪。單輪前置正三輪是一種較為傳統(tǒng)的三輪車，前窄后寬的車體形態(tài)具有一定的形體美，在乘客腳下，寬度變窄，這種基本的造型更適合人體的坐姿和車體的流線型，并且在制動時車輛抗翻能力增加。單輪后置倒三輪，制動不會產(chǎn)生任何問題，可以抵消由轉(zhuǎn)向引起的向外作用力，其次，采用這種形式，前輪采用獨立式懸架系統(tǒng)，使舒適性更佳。總而言之，相對于單輪前置正三輪，其具備優(yōu)點：第一，安全性更高，具有主動側(cè)傾補償功能，增大轉(zhuǎn)向向心力矩，轉(zhuǎn)彎更加平穩(wěn)，速度更快。第二，可傾懸架設(shè)計增強穩(wěn)定性和靈活性。第三，內(nèi)部空間設(shè)計更加合理，駕駛員操作空間更大。

（三）我國緊湊型倒三輪電動車市場分析

1.市場優(yōu)勢及前景。市場優(yōu)勢：第一，緊湊型。流線型全封閉或半封閉電動車，加上空間利用率高的內(nèi)飾設(shè)計，大大減少了倒三輪電動車的體積和占地面積，降低了制造成本，適于在狹窄的城市街道上行駛，停車更加容易，目前存在巨大的市場缺口。第二，環(huán)保節(jié)能成為全球趨勢，無論燃油驅(qū)動的汽車如何改進，都會對環(huán)境產(chǎn)生污染，只有改變驅(qū)動能源，使用電供能，才能實現(xiàn)“零污染”。第三，安全性高。根據(jù)上述分析的兩種三輪車的布置形式可知倒三輪電動車具有主動側(cè)傾補償功能，增大轉(zhuǎn)向向心力矩，轉(zhuǎn)彎更加平穩(wěn)，速度更快，加上可傾懸架設(shè)計，可以增強穩(wěn)定性和靈活性。市場前景：隨著倒三輪電動車的出現(xiàn)，我們都將能環(huán)保駕駛，電動發(fā)動機不產(chǎn)生微粒，也沒有廢氣，讓我們?yōu)槲覈沫h(huán)境做貢獻。隨著電動車時代的到來，我們即將改變了一個城市：活力，更加人性化，伴隨著道路上行駛的車輛減少和更小的交通壓力。讓城市更干凈，更舒適和更“透氣”，需要一個無與倫比的服務(wù)：一種新的運輸方法，在每個人的范圍，更環(huán)保、實用、經(jīng)濟的發(fā)展，滿足用戶的需要。

2.實現(xiàn)途徑。緊湊型倒三輪電動車具有廣闊的市場前景，雖然電動車已不是全新的領(lǐng)域，但新興產(chǎn)品甚至是一個公共租賃系統(tǒng)的運行，不僅僅只需要廠家研發(fā)，更重要的是政府機構(gòu)，國家電網(wǎng)，北斗衛(wèi)星等各方面的支持和配合。

二、緊湊型倒三輪電動車內(nèi)飾設(shè)計要點及依據(jù)

（一）適應(yīng)杭州城市環(huán)境的座位數(shù)量調(diào)研

1.調(diào)研情況：

調(diào)查時間：2020年 4 月15日；

調(diào)查形式：數(shù)據(jù)統(tǒng)計、相等時間間隔拍照記錄等；調(diào)查地點：（1）家樂福涌金店路口（市 區(qū)）；（2）外婆家湖濱店路口（景 區(qū)）；（3）杭州火車站（火車站）；

調(diào)查內(nèi)容：出租車乘客數(shù)量的調(diào)研；

2.數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析總結(jié)，如表1。

綜上所述，綜合了三個具有代表性地點的調(diào)查數(shù)據(jù)后，如圖所示，出租車乘客數(shù)量以單人和雙人居多，一共占到80%以上，其次是三人乘坐，約占15%，四人乘坐的情況極少。所以，設(shè)計二座的倒三輪電動車比較符合杭州城市的實際情況，覆蓋了大部分用戶的需要。

（二）兩座座椅布置情況分析與設(shè)計定位

從車體體積和占地面積上來看，根據(jù)圖2我們可以發(fā)現(xiàn)，前后兩座車體的寬比左右兩座車體小很多，相對應(yīng)的體積和占地面積也就小了很多，如圖中所示的黃色區(qū)域。雖然前后兩座車體的長比左右兩座車體略長一些，但是相對應(yīng)的體積和占地面積并沒有大很多，如圖中紫色區(qū)域。所以前后兩座車體比較符合緊湊型內(nèi)飾設(shè)計的要求。

從空間利用率和車體外形流線造型來說，前后兩座的前座空間面積略大，后座略小，保證前座駕駛員駕駛空間的舒適性的同時縮小后座的空間來實現(xiàn)倒三輪電動車的緊湊型內(nèi)飾設(shè)計，這樣的空間排布也符合倒三輪電動車的車體外形流線造型設(shè)計，前寬后窄，后部的造型可以向內(nèi)靠攏，較合理。而左右兩座車體，操控臺偏一側(cè)，空間利用率不夠，不太符合車體外形流線造型設(shè)計。

從安全性和舒適性上來說，前后兩座車體軸距稍長，當前輪滾過坑或者障礙物的時候汽車的仰角或者俯角相對小些，車體更穩(wěn)定了，乘客更舒適，再加上這種車體更適合安裝自動傾斜控制技術(shù)，是最核心技術(shù)，保障了安全性，前輪采用獨立式懸架系統(tǒng)，使舒適性更佳。

（三）方向盤設(shè)計分析與定位

設(shè)計定位。通過比較以后，我們發(fā)現(xiàn)，普通車輛用圓形方向盤，無論從駕駛習慣，人機關(guān)系，操作性，對路感的程度，還是生產(chǎn)工藝的復(fù)雜程度和成本來考慮，都是最佳方案，這些都意味著駕駛者和乘坐者的安全性高。并且還可以加入智能交通系統(tǒng)，只需要把手機放在方向盤上，立即可以進入智能系統(tǒng)，享受多重智能駕駛。

（四）現(xiàn)有人機工學(xué)分析

1.我國人體尺寸分析。國內(nèi)汽車研究所在國內(nèi)的較高、中等和較矮身材地區(qū)進行了抽樣調(diào)查，經(jīng)統(tǒng)計分析，得到了較為準確的人體尺寸統(tǒng)計規(guī)律，如表3、圖4。

外國人體尺寸分析?？紤]到國際化時代，產(chǎn)品會出口或者外國人在中國使用該產(chǎn)品，并且外國人群和中國人群人體尺寸有差距，所以需要對國外人體的尺寸有所了解，如表5、圖6，表中的P10、P50、P90是百分位數(shù)。

2.手部生理特征與造型尺度。

第一，手部活動范圍。采取坐姿時，成人男子伸直手臂右手在不同的水平角度能達到的范圍，如圖7所示。

第二，手部的生理特征。手部的活動范圍：成年男子手部在不同姿態(tài)下的結(jié)構(gòu)尺寸如表8所示。

三、緊湊型倒三輪電動車的內(nèi)飾設(shè)計

（一）緊湊型倒三輪電動車內(nèi)飾設(shè)計定位

前后兩座的座位排布、前大后小的空間排布、前低后高的位置排布、類似摩托車的乘坐方式，加上具有眾多優(yōu)點以及與智能系統(tǒng)結(jié)合的圓盤形式方向盤設(shè)計，結(jié)合了現(xiàn)有摩托車的乘騎方式和汽車方向盤的操作方式，實現(xiàn)了舒適、安全、智能于一體的倒三輪電動車緊湊型內(nèi)飾的設(shè)計。

（二）座椅部分結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.前后兩座的座位排布。前后兩座的座位排布在滿足了絕大部分用戶需求的情況下，大大縮小了車身的寬度，即只要滿足單人乘坐的寬度即可，依照倒三輪結(jié)構(gòu)的車形曲線，外觀長寬高比例適合，更容易設(shè)計出具有美感的外形。

2.前大后小的空間排布。前大后小的空間排布，在保證前座駕駛員駕駛空間的舒適性的同時縮小后座的空間來實現(xiàn)倒三輪電動車的緊湊型內(nèi)飾設(shè)計，但后座乘客并不會因為空間的縮小而感到極度不舒適，后座乘客的腿部可以緊緊靠在前座座椅兩側(cè)，這樣的空間排布也符合倒三輪電動車的車體設(shè)計，前寬后窄，后部的造型可以向內(nèi)靠攏，較合理。

3.前低后高的位置排布。對比了前后等高、前高后低、前低后高三種座位不同高度的排布情況。得出結(jié)論：前后等高的情況下，后座的乘客視野比較局限，容易被前座駕駛員的頭部擋住，并且后座乘客上車不方便，不利于后座空間的縮??；前高后低的情況下，后座的乘客視野更為局限，上車極其不方便，后座空間的縮小的可能性很低；只有在前低后高的排布情況下，才能滿足后座的乘客視野開闊，上車方便，后座乘客的腿部可以緊緊靠在前座座椅兩側(cè)，類似摩托車的乘坐方式，有利于后座空間的縮小，減少整車的長度以及整車的占地面積。

4.緊湊型車型的實現(xiàn)。通過前后兩座的座位排布、前大后小的空間排布、前低后高的位置排布等設(shè)計，可以從車輛的寬度、長度、外形設(shè)計上盡量縮小車身的體積和占地面積，各方面的結(jié)合實現(xiàn)倒三輪電動車緊湊型內(nèi)飾的設(shè)計。

（三）方向盤部分設(shè)計

1.智能系統(tǒng)設(shè)計。未來的汽車將突破傳統(tǒng)機械燃油汽車的概念，電池和電機技術(shù)的發(fā)展使汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)的大大簡化，也就意味著汽車的外形完全可以突破，成為一個會變形的“盒子”，這給設(shè)計師一個無限發(fā)揮的空間去設(shè)計造型，而隨著網(wǎng)絡(luò)和智能程序系統(tǒng)的發(fā)展，這個“盒子”將被放置于一張無形的“網(wǎng)”中，使一切操作和駕駛都非常便捷和智能。

通信技術(shù)（例如手機、數(shù)碼產(chǎn)品、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、MP3播放器等）集成得到了快速發(fā)展，如果互聯(lián)網(wǎng)向“智能汽車”擴展產(chǎn)生移動互聯(lián)網(wǎng)，汽車將變成一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，將獲取、處理、使用和交換信息，以支持在行駛中所要求的功能以及整個移動系統(tǒng)所供的功能。不止這些，一切你所能想到的服務(wù)和功能，都能在智能移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中實現(xiàn)。更方便的是它將以手機為終端，應(yīng)用程序背后是強大的網(wǎng)絡(luò)科技技術(shù)的支持。

2.方向盤造型設(shè)計。根據(jù)之前方向盤設(shè)計分析得出使用圓盤形式的方向盤，在這基礎(chǔ)上，我們在造型上進行了一些創(chuàng)新，不是簡單傳統(tǒng)的封閉式圓形，我們采用半封閉的形狀，要求符合簡約大方的風格造型，然后需要加上置放移動互聯(lián)網(wǎng)終端的手機，所以將中間部分設(shè)計成內(nèi)陷造型，較大的區(qū)域用來放置手機終端。

整個方向盤的大小和圓環(huán)的直徑，是經(jīng)過直接的測試和使用感受得出，這樣的尺寸較為合適和舒適，就算時間稍長的駕駛時間也不會覺得累。人機接觸部分，也就是方向盤手握的區(qū)域，進行了手握感受，用造型泥塑造出符合手部曲線的弧線造型，同時具有形式語言的效果，使駕駛者看到這樣的造型和弧線，就自然會放在相應(yīng)位置，并且使手握方向盤時更為舒適，操作更方便。方向盤上設(shè)計較少的必要及快捷按鈕，設(shè)計在大拇指可按到的區(qū)域范圍，更要滿足舒適省力的原則。

按照以上的設(shè)計要求和設(shè)計過程，設(shè)計出來的方向盤造型和人機數(shù)據(jù)如圖9，方向盤人機測試如表十。

（四）人機模型驗證

在制作草模之前，先畫了初步的草圖，制定出初步的內(nèi)飾尺寸，買來了全開的卡紙，按照初步制定的尺寸，繪制了一比一的線圖，貼在了墻上，這樣有個真是感受和制作依據(jù)。

草模。利用了密度板搭制了基本的座位底座和操控臺底座，和可調(diào)節(jié)部分的關(guān)鍵部分，利用發(fā)泡材料制作人機接觸的部分，因為材料的可塑性較高，更有利于形體的把握。

人模。利用制作好的95%人體模型，可以對草模進行標準的測試，確保制作精模的時候，尺寸較為精準，確保產(chǎn)品的準確性。

親臨。有些曲面的變化，需要我們真實的感受，并且有很多地方，單純的人模是測試不到的，所以需要我們需找比較接近95%人體模型的人來真實感受。

（五）人機尺寸設(shè)計經(jīng)過草模的測試，確定出前后座位、操控臺和方向盤以及整車的相關(guān)人機尺寸，會存在一定的誤差，有待精準模型制作過程中進行調(diào)整，具體數(shù)據(jù)整合詳見圖10。

（六）內(nèi)飾造型設(shè)計根據(jù)之前說陳述的設(shè)計依據(jù)和設(shè)計要點，結(jié)合車體外觀設(shè)計的特征，繪制出了內(nèi)飾的設(shè)計方案，如圖11、12，按照實際制作情況，不斷調(diào)整設(shè)計方案，制作出最終的模型。

四、設(shè)計總結(jié)和展望

（一）塑造一種新型交通系統(tǒng)——“公租車系統(tǒng)”

巴黎“Autolib”自助租車服務(wù)是由巴黎市政府推出的一項城市交通服務(wù)管理計劃，該系統(tǒng)是一個由3000輛供租車輛和遍布巴黎市以及周圍45個近郊市鎮(zhèn)的1200個租車/還車點組成的龐大網(wǎng)絡(luò)。租用者不需要將車送回原地，可以只用單程。租用時間可由日租、周租到年租，或16小時定額包租等各類形式，每個用戶都能選擇適合自己的服務(wù)形式。仿效巴黎“Autolib”自助租車服務(wù)，可以塑造一種符合中國現(xiàn)狀的新型交通系統(tǒng)——“公租車系統(tǒng)”，這需要政府的支持、汽車廠家設(shè)計、市民的合作，克服許許多多的現(xiàn)實問題，最終實現(xiàn)這一系統(tǒng)的正常運行。

（二）設(shè)計一種新型交通工具——“緊湊型倒三輪電動車”

三輪電動車出現(xiàn)有利于緩解出行問題。對于電瓶車來說：第一，安全性、穩(wěn)定性高，舒適性高，空間增大。第二，遮陽防雨，乘坐更加舒適。

第三，三輪抓地力強，不易歪倒。第三，剎車和轉(zhuǎn)彎時更穩(wěn)定，不易側(cè)滑。即使側(cè)滑，由于有三輪，也不易摔車。第四，停車方便，不需要輔助支撐。對于小型車來說：第一，生產(chǎn)和使用成本大大降低。第二，體形縮小，在城市中更加靈活。減少占地面積，有利于緩解交通難問題。第三，操作更加簡單易學(xué)。第四，綠色環(huán)保，污染減少。相對于傳統(tǒng)三輪車（前一后二），倒三輪所具有的優(yōu)勢：第一，安全性更高，具有主動側(cè)傾補償功能，增大轉(zhuǎn)向向心力矩，轉(zhuǎn)彎更加平穩(wěn)。速度更快。第二，可傾懸架設(shè)計增強穩(wěn)定性和靈活性。第三，內(nèi)部空間設(shè)計更加合理，駕駛員操作空間更大?；谝陨蟽?yōu)點，設(shè)計一種新型交通工具——“緊湊型倒三輪電動車”是很有必要的。

（三）普及一種新型交通能源——“電供能，零排放”

隨著電池技術(shù)的發(fā)展，使能源環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單、噪音低、成本低等使用電池的優(yōu)勢得以實現(xiàn)，蓄電池電動車可以做到“零排放”并且是短距離出行最經(jīng)濟的方式。例如Bluecar100%電力的電動車，運行在一個LMP（鋰金屬聚合物）電池，可以完全回收利用，該技術(shù)是世界第一，對于同等重量，LMP電池儲存的5倍以上的能量比普通電池，由于其“穩(wěn)健”的設(shè)計，是完全可以放心使用。租出的3000輛BLUECARS計劃將會減少私家車估計大約為22，500，這相當于每年164，500，000公里車輛的污染。

通過市中心車型及流量實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，二輪電瓶車和四輪小型車之間存在巨大的產(chǎn)品缺口。如果兩座的倒三輪電動車設(shè)計出來并納入公共租賃系統(tǒng)中，會大大地緩解杭州城市的交通現(xiàn)狀，可以替代一定數(shù)量的現(xiàn)有交通工具，尤其是私家車。緊湊型的車型和人機考量，在滿足人機需要的同時又可以縮小自身的停車面積，具有非凡的意義和前景。