一種適用于中小型山地旅游城市的跨座式單軌列車造型設計

肖濤鱺

摘要：對適用于中小型山地旅游城市的跨座式單軌列車造型進行設計研究。以西昌為例，分析其城市交通旅游現(xiàn)狀;通過對車輛制式進行比選，確定制式;總結歸納出跨座式單軌列車的造型設計要點;將車輛造型與地域文化元素相結合，對軌道交通車輛外觀造型進行設計。以城市特色及地域文化為設計題材，設計出一款具有地域特色，適合山地城市旅游觀光的跨座式單軌概念列車。得出跨座式單軌列車更適合中小山地旅游城市，并提出在城市內建設一條環(huán)線跨座式單軌列車，將各個旅游景點串聯(lián)起來并與城市交通接駁，城景融合發(fā)展。

關鍵詞：車輛選型 城市軌道交通 跨坐式單軌列車 造型設計 地域文化

中圖分類號：U270.2 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2021）04-0136-04

引言

隨著社會的發(fā)展，我國中小城市的規(guī)模愈來愈大，經(jīng)濟發(fā)展水平也逐步提高，居民的汽車保有量逐年攀升，交通擁堵現(xiàn)象也向中小城市蔓延：同時對于旅游城市而言，每年的旅客量逐漸遞增，中小型旅游城市對于城市軌道交通的需求劇增。而對于中小型山地旅游城市而言，其地勢多變且高差大，城市所能獲得的發(fā)展空間有限，且多數(shù)山地城市依山傍水而建，整體落差大，道路彎急坡陡且路面寬度有限，故其對所采用的城市軌道交通制式的限制也較多;目前我國的城市軌道交通主要集中在地鐵、輕軌等大運量、高投資、長周期、地形適應性差、環(huán)境破壞性強的城市軌道交通系統(tǒng)制式，這類制式對于中小型城市而言會出現(xiàn)運量浪費，投資運量比不合理等問題;而介于大運量城市軌道交通系統(tǒng)和低運量城市公共汽車之間的中低運量城市軌道交通系統(tǒng)具有中低運量、布設靈活、經(jīng)濟合理、建設周期短、地形適應能力強的優(yōu)勢，其更適合運量需求不高、地形復雜的中小型山地旅游城市，但其目前的外觀造型過于單一、不具代表性。故此針對中小山地旅游城市的地形特征、交通線路需求及城市旅游現(xiàn)狀，對比各類符合條件的中低運量城市軌道交通制式，結合城市地域文化特色，提出一款適用于中小山地旅游城市的跨座式單軌列車，并進行外觀造型設計。

一、中小型山地旅游城市交通旅游現(xiàn)狀分析一以西昌為例

西昌為我國較有特色的中小型山地旅游城市，其位于山地丘陵地區(qū)，是典型的河谷型山地城市。西昌傍邛海湖而建，城市核心功能區(qū)與湖區(qū)交融，形成特有的城景交融旅游城市發(fā)展模式，以城市發(fā)展促景區(qū)提升，傍景區(qū)提升促城市形象。近兩年城市的發(fā)展和景區(qū)的發(fā)展逐漸矛盾，城市和景區(qū)的發(fā)展交導致通壓力逐漸增加，且在排解交通壓力過程中需兼顧景區(qū)的生態(tài)環(huán)境和城市交通接駁。

（—）西昌氣候地形現(xiàn)狀分析

西昌市區(qū)及邛海風景區(qū)地處川西高原;其整個市域地形以中山為主，河谷平坦地區(qū)為輔，約占五分之一，高山和低山較少。在西昌市域內山地沿安寧河東西兩側分布，對西昌市區(qū)形成環(huán)繞之勢。

利用Goolge map獲取西昌市域50KM2的衛(wèi)星圖和Google Earth高程數(shù)據(jù)。并將數(shù)據(jù)導入Global Mapper中分析，形成西昌市域三維地形圖如圖1以及地形坡度、坡向分析圖如圖2。如圖1西昌市域土地資源有限，地形多變且整體落差大，最大落差在1245m，高低起伏不定，交通方式較為局限，且交通路網(wǎng)的路面寬度也有所限制。同時根據(jù)圖2可知，西昌市域內坡度總變幅為0～75.33°，變化較大，也再一次說明其地形的復雜程度和多變;故其交通道路不僅路面寬度收到一定限制且彎急坡陡。在選擇合適的交通制式來疏解交通壓力時，要選擇地形適應能力強且占地面積小的交通制式。

（二）西昌交通旅游現(xiàn)狀分析

如圖3所示，西昌市區(qū)與邛海瀘山風景區(qū)高度交融，景區(qū)內主道路只有一條邛海湖沿線建設的環(huán)湖公路，即整個景區(qū)的交通線為單一環(huán)狀線路，出入景區(qū)均需進入城市核心區(qū)域，因此道路體系在車流與人流的外散能力上具有局限性;且在景區(qū)環(huán)湖公路入口處堆積了高校、城市過渡區(qū)、沿湖景點等多個功能區(qū)，使得人流更加的密集，再加之景區(qū)街道規(guī)劃為保證濕地景區(qū)的生態(tài)良好狀態(tài)，預留路面較窄，也進一步導致交通擁堵。景區(qū)內的各主要景點沿邛海湖沿線均布，各個景點之間的距離都在十公里以上;旅客在各個幾個點之間的輾轉多數(shù)依靠自行駕車或者乘坐公共線路，但是西昌市屬于中小型城市，公共交通運力有限，再加上景區(qū)為保護現(xiàn)有生態(tài)濕地以及景區(qū)原有樣貌，以及景區(qū)內散布聚居村落，環(huán)湖交通線路的多車道通行能力較差，極易出現(xiàn)擁堵狀態(tài)。故此導致旅客在景區(qū)觀光游覽時，加大交通負荷的同時，時間消耗也多;研究分析后規(guī)劃出一條具有邛海瀘山景區(qū)特色的觀光線，使游客在景點之間通勤轉換的同時，可以在一個特殊的角度感受不一樣的風光;同時也對城市功能疊加區(qū)域的交通壓力進行疏解，提升當?shù)鼐用竦某鲂行?在對線路進行設計時融入地域文化和民族特色，使軌道交通觀光線路與景區(qū)特色融為一體，城景一體化融合發(fā)展。

二、中低運量城市軌道交通車輛制式比選

中低運量軌道交通系統(tǒng)具有中低運量、布設靈活、經(jīng)濟合理、建設周期短的優(yōu)勢，適合承擔中小城市的公共交通任務，并逐步提升優(yōu)化城市發(fā)展形象;同時，中低運量城市軌道交通在中小城市和旅游景區(qū)具有廣泛的應用前景;

（一）適用車輛選型基本原則

在制式比選中更應該討論何種制式更加符合哪個城市的實際需求，所以在車輛制式比選中，應該根據(jù)所在城市運營線路的特點和需求，從運力、線路條件、投入回報比、運維成本、環(huán)境影響、車輛適應性等方面進行綜合比選。此外還應結合中小型山地城市特有的地形地貌、獨特的氣候特征以及其自然生態(tài)旅游資源的保護等實際情況，從適用性、安全性、生態(tài)效益與社會效益等四個方面綜合評價選型。

（二）適用車輛制式比選

如表1、2。車輛制式評價指標，從城市實際需求出發(fā)，將不同城市的需求側重點納入評價指標。西昌一類中小型山地旅游城市，因為城市本身傍湖而建，擁有國家級生態(tài)濕地保護區(qū)，且具有巨大的旅游需求;故比較側重環(huán)境效益及旅游觀賞功能。

以西昌市為例，根據(jù)上述軌道車輛參數(shù)以及評價指標，結合中小型山地生態(tài)旅游城市的特殊環(huán)境及需求，對車輛制式進行比選，遴選出最適合的軌道車輛制式，為設計實踐做好準備。

單軌列車與現(xiàn)代有軌電車對比;現(xiàn)代有軌電車主要行走于城市地面專用軌道，對路面要求較高，在運行時與路面交通工具共同使用城市地面交通網(wǎng)線，且其爬坡能力里較差;對于在西昌等中小型山地城市內運營，一是對市內的將現(xiàn)有交通網(wǎng)線要求較高，需要較大規(guī)模的改擴建;其二，現(xiàn)代有軌電車在后期的改擴網(wǎng)線有較大的難度，會對其擁有的生態(tài)濕地等造成一定破壞。其三，現(xiàn)代有軌電車均為地面運營，視平面單一，觀景角度差，難以滿足城景融合的旅游城市的觀景需求。故其在地形適應性、路網(wǎng)規(guī)劃靈活性以及生態(tài)效益和觀景需求上均差于單軌列車。

單軌列車與中低速磁浮列車對比：中低速磁浮列車與單軌列車在各項技術參數(shù)與評價指標上都不盡相同，均具有較突出的優(yōu)勢;但其在建設過程中的預留空間較小，后期的改擴建難度大，線網(wǎng)規(guī)劃的靈活性不及單軌列車。中小山地城市還在不斷發(fā)展，其軌道線路會鏈接自然生態(tài)景區(qū)內的景點;在后期的城市發(fā)展過程以及景區(qū)運營過程中可能較大概率出現(xiàn)改擴建需求。故此中低速磁浮較單軌列車，后期改擴建的靈活性較差。

單軌列車與自動導向軌道車輛對比：自動導向軌道車輛是一種主要開行于兩點間的小型運力工具，運營線路較為單一，為半閉環(huán)狀態(tài)，不適用于城市交通的開放性運營。

對于單軌列車自身;單軌列車包含了跨座式單軌與懸掛式單軌兩種不同的制式，因此在選擇比選時，需根據(jù)西昌的氣候、地形特征，選擇合適的單軌制式，由前文知，西昌屬于河谷型山地城市，且位于攀西高原，全年大風天數(shù)多;因此在考慮單軌的車輛制式時，應該考量其氣候適應性，尤其是抗風能力，在適應性評價表中，如圖4，懸掛式單軌的抗風能力弱，因此不適用于西昌以及具有相同氣候環(huán)境條件的山地城市。

綜上所述，對于中小山地旅游城市而言，中低運量城市軌道交通制式能力如圖五，跨座式單軌列車為更適合中小型山地旅游城市的軌道交通制式，其具有良好的地形適應性、氣候適應性、環(huán)境保護性以及景觀游覽性;且其在運力以及投入回報比上也更加適合中小型山地旅游城市。

三、跨坐式單軌列車造型

跨座式單軌交通系統(tǒng)是一種優(yōu)良的中低運量軌道交通系統(tǒng)，跨坐式單軌具有舒適視野開闊，環(huán)保低噪節(jié)能，占地面積小，生態(tài)保護性好，適應復雜地形與特殊地質，可拆卸可移動等優(yōu)點。

（一）跨座式單軌列車造型特點

跨座式單軌列車是一種騎跨運行在單根高架軌道之上，并只通過這根軌道來獲取支撐、穩(wěn)定和導向的運輸車輛。由于其特有的車輛構造和運行方式，使其具有獨特的外觀造型如圖5。而整車的造型設計，也不再拘泥于單一直線條構成的幾何型面，更多的是根據(jù)運營環(huán)境以及地域文化特點進行設計，表現(xiàn)為簡約、規(guī)律且流暢的形體，或是運用擬態(tài)手法對具象形體的提取與再設計。

（二）跨座式單軌列車造型原則

跨座式單軌列車由前后車頭和中間段的車廂組成，其包含著多種形態(tài)、功能各異的部件、材質與色彩，但其外在視覺形象被視為一個整體。無論造型還是色彩都有其特有的造型原則及方式。

1.造型特征的塑造：列車的造型特征主要取決于列車頭車的造型特征，頭車外觀造型既要符合流線型，又要滿足大眾的審美情感;故多通過仿生設計法或耦合仿生法，將動植物形象擬合到了頭車造型設計之中，從而既符合了審美情感需求，又使車輛具備優(yōu)良的氣動性能?？缱絾诬壛熊嚨念^車造型特征還應該從地域文化切入;地域文化特色可以提升車輛造型的設計價值，彰顯地區(qū)的特色，提升運營城市的城市形象同時也滿足了人們的精神和情感的需求，如圖6。

2.視覺色彩的設計：軌道交通車輛的視覺色彩設計除豐富外觀表現(xiàn)力外，要強調車輛的整體感。因此，色彩設計的整體感塑造主要通過以下方面進行;一是列車的貫穿色帶有益于營造整體感;二是車廂重復出現(xiàn)的形狀及組合形成新的圖形，給人帶來視覺上的強烈整體感;三是將車輛頂部納入色彩設計的范圍，車廂頂部的色彩形成周圍環(huán)境的邊界線，也有助于將車輛形成獨立的整體;四是車輛色彩也應該具有地域特色或是一定的代表性，車輛的整體形象會更加完善和符合人們的精神情感需求，如圖了。

（三）跨座式單軌列車造型現(xiàn)狀

目前國外的跨座式單軌則運用較多，各國均有在營線路，無論是外觀造型還是色彩設計運用上，均具有較好的地域特色或是城市文化，較好地提升了城市形象，也滿足了人們的精神文化需求;而國內的發(fā)展卻剛起步，在地域文化表達以及城市形象展示上還遠遠不夠，亟需進一步發(fā)展。國內外單軌現(xiàn)狀見表3。

四、設計實例

目前，西昌市區(qū)域內規(guī)劃設計的觀光車以及通勤方式公共汽車、游覽路面公共擺渡車、環(huán)湖觀光巴士的狀態(tài)，觀景維度也只限于地面觀賞;在空中、快速高效地通勤及游覽景區(qū)方式還未出現(xiàn);這樣的方式在滿足游覽的同時，又有一定緩解交通壓力的能力，還有助于提升城市形象，這樣的城景融合發(fā)展模式值得嘗試。而在國內針對某一城市特色設計的軌道交通列車造型較少，目前的大多數(shù)城市軌道交通列車都是統(tǒng)一的制式涂裝，喪失了自己城市文化和地域特色，缺乏與所在地地域文化、民族文化、地域特色的聯(lián)系融合。以西昌市區(qū)與邛海濕地景區(qū)為例，對其特有的文化元素進行提取探討，并設計一款能夠體現(xiàn)西昌市特色的跨坐式單軌列車。

（一）設計文化元素來源

1.造型核心元素來源：首先，西昌市為涼山彝族自治州的州府，其具有濃厚彝文化地域特色。彝族崇拜老鷹、老虎、火等不同的部落圖騰;其中鷹，主要源于彝族民間神話中的英雄人物支格阿龍，其的誕生與鷹有聯(lián)系，而神話和傳說能反映某個特定族群的生命觀、價值觀及其原始信仰，彝族人民對于鷹的原始信仰源于此，當代彝族人也習慣用鷹之子來表述身份;現(xiàn)代彝族也多以崇拜鷹為主。鷹在彝文化中占有重要地位，也極具代表性，故此選取鷹為列車造型的核心意象來源。

2.色彩核心元素來源：其次，在其視覺文化特色上，主要從色彩的角度入手，主要從彝族特有的漆器上入手;彝族的漆器主要以紅黃黑三色為主;且從歷史資料和民俗民風來看，彝族漆器有久遠的歷史和獨特的地方民族特色。如圖8彝族漆器中的紋樣構成亦有規(guī)律可循，其以黑色為底色，紅、黃兩色繪制圖案，色相對比具有強大的視覺沖擊力，色彩構成具有獨特的美學形式。

由此，對比分析西昌市既是涼山彝族自治州州府，需體現(xiàn)其特有的地域文化特色，同時也是川西南旅游重鎮(zhèn)也需展現(xiàn)代旅游城市的特色。故選取，鷹為視覺造型核心元素來源，以紅、黃、黑為主的漆器為視覺色彩核心元素來源。

（二）核心設計元素提取

1.造型特征提?。喝藗兊膶徝浪讲粩嗵岣撸幼非螽a品所帶來的意象感受和情感體驗。而產品造型特征在表達產品意向和情感時有著至關重要的作用;它表達著產品最為突出的意象和情感。而不是所有的產品造型因素都是其特征，其特征需要在設計過程打散重構，逐步逐次的提取、進化得到產品特征。

本次設計也主要從這兩個維度出發(fā)，通過在前期對比分析選取的造型意象元素不斷分析推敲，并應用抽象仿生法，如圖9通過將鷹的正是側視圖，灰度處理，并提取特征線，并進一步抽象轉化，形成列車造型的特征輪廓線。

2。視覺色彩提?。翰煌纳示哂胁煌囊曈X特征，能夠引起人們不同的情緒和心理變化;同時色彩也具有象征意義，這種象征是人們在漫長社會生活中積累形成，象征著人們的精神世界或者某一地區(qū)的精神文化。而在彝族漆器中紅色象征熱情，黃色象征豐收和興旺，黑色則是莊重，表征了彝族的傳統(tǒng)文化內涵。

如圖10將彝族漆器圖案紋樣提取出來，并使用Photoshop使其平面化，使用拾色工具提取原始的紅、黑、黃三色。同時如圖11這三色也代表著當?shù)夭煌娘L物;黑色代表著起伏的山脈與彝族的傳統(tǒng)服飾、黃色代表攀西高原的陽光與金色的蕎麥、紅色則代表著彝族崇拜的火，利用歸納法取色，得到提純進化后的紅黃黑三色，用于列車涂裝。

（三）方案設計

首先以草圖方案設計為前期演化階段，這一階段主要根據(jù)前期提取特征線為基礎，并以手繪形式繪制草圖方案如圖12，來進行方案的推敲演化，不斷修改完善草圖方案，得出列車外觀造型方案。

（四）計算機輔助造型設計

以前期確定的手繪設計方案為參考，進行計算機輔助造型設計。在三維建模軟件Alias2019中進行建模如圖13，然后使用專業(yè)渲染軟件Keyshot 8對模型進行渲染，經(jīng)過后期處理并獲得了設計方案的效果圖如圖14、15。

結語

結合現(xiàn)目前城市軌道交通發(fā)展的趨勢，以西昌為例，對中小型山地旅游城市的旅游現(xiàn)狀以及景區(qū)內的交通網(wǎng)線狀況進行了分析，并對部分軌道交通車輛的類型進行了比較，提出了中小旅游城市軌道交通車輛的選型原則以及四個方面的評價指標;經(jīng)過比選，得出跨坐式單軌車更加適合地處復雜地勢的中小型山地旅游城市。以西昌為例，從民族文化、地域文化以及城市特色入手，以能夠反映地域文化特色的鷹和漆器的紅黃黑三色特色為主題元素，設計了一款跨坐式單軌列車。對整個方案的構思、核心造型特征的來源等進行了介紹，并給出了前期設計方案草圖、建模模型以及后期效果圖，為中小型山地旅游城市軌道交通車輛的選型與造型設計提供了參考。