王謙

（河南工業(yè)大學 設計藝術學院， 河南 鄭州 450001）

個人電動交通工具的工業(yè)設計研究

王謙

（河南工業(yè)大學 設計藝術學院， 河南 鄭州 450001）

隨著人類工業(yè)化進程的不斷加快，人類對于自然資源的開發(fā)與利用的程度也不斷加深，環(huán)境問題已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)廣泛關注的重大問題.以電動自行車為代表的個人電動交通工具，具有節(jié)能降耗、使用壽命長、傳動結構簡單、能源獲取途徑廣泛等優(yōu)勢，已經(jīng)被社會所廣泛關注.本文闡述了我國個人電動交通工具的發(fā)展歷程，分析電動交通工具與燃油類交通工具的差異，論述了個人電動交通工具的工業(yè)設計理念，最后以實例分析了個人電動交通工具的優(yōu)勢.

個人電動交通工具；電動自行車；工業(yè)設計

現(xiàn)代科學技術在促進社會經(jīng)濟發(fā)展，提高人類生活品質(zhì)的同時，也存在著一定的隱患：過度開發(fā)資源，面臨著資源耗竭；環(huán)保意識差，環(huán)境受到嚴重污染；過于關注經(jīng)濟效益，不顧道德的約束等等，這些不和諧因素始終充斥著人類發(fā)展的整個過程.于是我們提出了“綠色設計”、“環(huán)保設計”、“人性化設計”等工業(yè)設計理念.個人電動交通工具是以電能為驅(qū)動能源的交通工具，它具有方便、快捷、環(huán)保等優(yōu)勢，并一直被社會所關注.本文重點討論以電動自行車為代表的個人電動交通工具的工業(yè)設計，以期為個人電動交通工具的發(fā)展提供一些借鑒.

1 我國個人電動交通工具的發(fā)展歷程

世界上第一輛自行車是由法國人在 815年制造的，此后又經(jīng)歷了上百年的改進之后，才發(fā)展成為今天的樣子.世界上第一輛電動自行車是由 Thomas Davenport于 1834年制造的，這一款三輪電動車是依靠不可充電干電池來驅(qū)動的，行駛一段距離之后，便需要更換電池，由于使用不便，并未推廣.世界上第一輛可充電的電動車是由 Gustave Trouve在 1881年發(fā)明的，該款電動三輪車以鉛酸電池為動力，既可以反復充電，又不會排出難聞的汽油味，噪音也很低，唯一的缺點就是速度太慢.但電動交通工具的巨大優(yōu)勢，已經(jīng)初見端倪.

我國電動自行車的發(fā)展起步較晚，大約是在上個世紀90年代才開始.雖然起步較晚，但是由于我國擁有強大的機械制造能力，因此電動自行車在我國的發(fā)展極為迅速.我國的電動自行車的構造是在自行車的基礎上發(fā)展起來的，雖然經(jīng)過了二十多年的發(fā)展，但由于我國機械制造缺乏創(chuàng)新意識，目前電動自行車同質(zhì)化嚴重，迫切需要我們尋找突破口，提高產(chǎn)品的競爭力.

一款產(chǎn)品工業(yè)設計的初衷都是為了滿足人們的某一項需求，電動自行車也不例外，人們的需求是隨著時代的發(fā)展而發(fā)展的，可以說人的需求是永無止境的，因此，電動自行車的工業(yè)設計發(fā)展，也應該是永無止境的.電動自行車的工業(yè)設計必須要把握住人的實際需求與審美需求，這樣設計出的產(chǎn)品才能夠打動人心，才能夠擁有廣闊的市場.

2 電動交通工具與傳統(tǒng)燃油交通工具對比分析

我國是電動交通工具的生產(chǎn)大國，也是電動交通工具的使用大國.電動交通工具之所以被社會所津津樂道，是因為它與傳統(tǒng)燃油交通工具相比擁有著自己特點，而這些特點從某些層面上來講又是其最大的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)為：

一是傳統(tǒng)的燃油發(fā)動機的結構比較復雜，包括活塞、連桿、曲軸等部件，而且燃油發(fā)動機在制動的過程中，會爆炸進而產(chǎn)生高壓、高溫，因此燃油發(fā)動機在設計上必須要具有很強的安全性與密封性.與燃油發(fā)動機相比，電機只有一個制動部件，而且制動過程不會產(chǎn)生高壓、高溫，所以電機在理論上擁有更長的使用壽命.

二是燃油發(fā)動機的傳動結構同樣比較復雜，而且在傳動的過程中，大量的能源被消耗，從而造成了能源的浪費.電機則可以直接安裝在車輪中，不需要復雜的傳動結構，而且調(diào)節(jié)速度時，也不需要使用復雜的變速機構，從而簡化了交通工具的內(nèi)部結構，重量也大大降低.

三是以燃油發(fā)動機為基礎的車輛，其能量傳送依靠的是剛性傳動裝置，即使用聯(lián)軸器、轉軸進行傳送的，而以電機為基礎的車輛，其能量傳送依靠的是柔性傳動裝置，即電線進行傳送的，因此，電動車的部件設置更為靈活，其外觀設計更為靈活多樣.

四是電動交通工具在行駛的過程中，可以利用特殊裝置實現(xiàn)能量回收利用.比如在下坡時，就可以利用特殊裝置對電池進行反充電，一方面能夠節(jié)省電能，另一方面也使續(xù)行里程大大增加.而且電動交通工具的剎車不用制動力，駕駛更為舒適，剎車壽命也大大增強.

五是燃油發(fā)動機的能量來源比較單一，主要來自于原油，而電動交通工具的能量則可以來自于多個途徑，比如風能、潮汐能、水利發(fā)電以及太陽能等等，而且大部分都是可再生能源，因此，電動交通工具更為環(huán)保，而且這一特點同樣對未來電動交通工具的中途充電、能源更換等設計產(chǎn)生重大影響，也使人們對未來的電動交通工具更加期待.

3 個人電動交通工具的工業(yè)設計理念

工業(yè)設計是一項針對適合工業(yè)生產(chǎn)的實用物品而展開的一系列綜合的創(chuàng)造性的活動，它通過復雜的設計將構成物品的科技、功能、狀態(tài)、色彩以及裝飾等元素整合在一起，從而創(chuàng)造出能夠服務于人類的產(chǎn)品.其中科技、功能以及審美是工業(yè)設計必須要具備的核心要素，而這些要素的和諧性、統(tǒng)一性能是體現(xiàn)工業(yè)設計水平的重要指標.

在過去相當長的時期內(nèi)，我國電動交通工具的設計理念還不夠成熟，設計的過程中，往往是將上述的幾大要素分割開來進行設計.通常進行設計時，首先由技術人員對電動交通工具的整體結構進行設計，然后再交由外形設計人員對其進行美工處理.這種看似分工合理的設計流程，實際上已經(jīng)破壞了產(chǎn)品的整體性，使產(chǎn)品的審美與技術相分離.現(xiàn)代工業(yè)設計，要求一名合格的工業(yè)設計師必須要具備較強的視覺感受知識，他們可以從產(chǎn)品的結構與外形兩方面入手，對產(chǎn)品進行全方位的把握.他們會從設計之初，就能夠?qū)⒔Y構元素與裝飾元素全部納入其思考體系之中，從而設計出的產(chǎn)品同時具有功能價值與藝術價值.隨著社會的不斷進步，人們越來越關注自己的生存環(huán)境，環(huán)保意識日漸覺醒.在對產(chǎn)品進行工業(yè)設計時，也越來越重視產(chǎn)品對環(huán)境的影響.于是“人——機——環(huán)境”這種設計理念已經(jīng)被廣泛運用，也成為了工業(yè)設計理念發(fā)展的一個重要標志.在這一理念指導下設計出的個人電動交通工具，朝著輕量化的方向發(fā)展，在減少環(huán)境污染的同時，也使能源的利用更加充分.

但電動交通工具并不是完美無缺的，它也同樣存在著污染問題，即鉛酸電池的污染問題.而且在短時間之內(nèi)我們還不能找到鉛酸電池的替代品，這就意味著在未來的一段時間內(nèi)，鉛酸電池仍舊是作為電動自行車的動力來源而存在.除此之外，國內(nèi)電動自行車工業(yè)設計方面還存在的一個重大問題就是“摩托化”的傾向太過嚴重，這也從一個側面反應出了國內(nèi)在個人電動交通工具工業(yè)設計領域的創(chuàng)新意識的匱乏.當然，如果將模仿摩托車而生產(chǎn)的電動自行車作為一個款式而存在也無可厚非，但是為了迎合消費者而故意將電動自行車做得越來越大、越來越重，成為摩托車翻版，這顯然不是個人電動交通工具應該走的道路.而且如果電動自行車過重，體積過大，那么其阻力與能耗也會相應的增加，這對于本已經(jīng)有限的電池容量來講，勢必會造成續(xù)駛里程的減少，與此同時，質(zhì)量越大的電動車，其起步時所需要的扭矩與電流也越大，這必然會降低電池的使用壽命.許多電能在這過程中，被大量損耗，一方面造成了浪費，另一方面頻繁更換鉛酸電池，也會增加環(huán)境污染.

在電動自行車工業(yè)設計模式層面，目前，電動自行車無論是在科技含量，還是在制造工藝上都不如燃油機車成熟，但是從某些層面上來講，工業(yè)設計的模式是相通的，我們可以在借鑒燃油機車工業(yè)設計的基礎上，再結合個人電動交通工具的特點，就能夠滿足初級生產(chǎn)的需要了.比如在模型制作方面，可以分為快速成型模型、塑料模型以及油泥模型等等，這是工業(yè)設計的重要手段之一，其中油泥模型已經(jīng)被廣泛的應用于摩托車與汽車工業(yè)設計領域，我們就在對個人電動交通工具進行工業(yè)設計時，就可以將其借鑒過來.除此之外，現(xiàn)階段的工業(yè)設計已經(jīng)普遍使用 CAD，對于個人電動交通工具來講，模型制作雖然是好方法，但對于個人電動交通工具的生產(chǎn)來講，并非是必不可少，所以我們可以將這一步省去.在國外，有很多企業(yè)使用 CAD建模替代實體建模，但其前提是 CAD設計非常成熟，而就我國的 CAD軟件開發(fā)水平來講，還不能勝任這一工作.總之，個人電動交通工具的工業(yè)設計，其理念必須與時代同步，其模式可以借鑒，但不能抄襲，如此才能創(chuàng)造出體現(xiàn)時代精神的產(chǎn)品.

4 案例分析

4.1 賽格威思維車

美國發(fā)明家 Dean Kamen于 2001年設計出一款個人電動交通工具，稱之為賽格威思維車，該車最大的特點就是擁有自我平衡能力.這種自我平衡能力是依靠固態(tài)陀螺儀與高速 CPU來完成的.駕駛者依靠身體的姿勢來對賽格威思維車進行控制，當人的身體向前傾斜時，賽格威思維車便前行；當人的身體向后傾斜時，賽格威思維車便向后運行.運行的速度則是依靠駕駛者傾斜的程度進行控制的，即傾斜程度越大，速度就越快.而在充電設計上，采用了下坡時，能夠?qū)﹄姵胤聪虺潆姷脑O計，使這款車更具環(huán)保價值.

4.2 新型兩輪雙座電動車

2009年通用汽車與 Segway公司發(fā)布了一款新型兩輪雙座電動車，該款電動車的造型十分獨特，只要被人看到，人就很難將目光從這款電動車上移開.除此之外，這款電動車還集合了動態(tài)穩(wěn)定、車對車信息交流、全電力驅(qū)動以及自動駕駛與停車等多項技術，同時能夠?qū)崿F(xiàn)安全、舒適、零排放.該電動力最高時速為 56千米 /小時，充滿電之后能夠行駛 56公里，可以滿足人們的日常所需.

4.3 Uni-Cub

Uni-Cub是 2012年，由本田公司開發(fā)的一種個人代步工具，由于其外形像不倒翁，因此這款電動車又被稱為——電動不倒翁.該款電動車采用的是電力驅(qū)動，控制方式同樣是采用移動身體的方式進行操控的，即身體重心前移時，電動車向前移動，身體重心后移時，車子向后移動.駕駛者在乘坐過程中，由于需要前后晃動來控制車子，其形像也猶如不倒翁一樣.Uni-Cub最高時速為 6千米 /小時，續(xù)航里程為 6千米，從這組數(shù)字中我們可以看出，該款電動車是不適合遠距離駕駛的，所以它主要被應用于博物館、科技館等等，成為游客的代步工具，緩解游客的疲勞.

5 結論

綜上所述，雖然現(xiàn)階段電動車在技術含量、工業(yè)設計等方面，還不如燃油發(fā)動汽車成熟，但是電動車以其環(huán)保節(jié)能、使用壽命長、能源獲取途徑廣泛等優(yōu)勢，受到了世界范圍內(nèi)的關注.相信隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，以人為本的個人電動交通工具在工業(yè)設計與科技含量方面必然會日趨成熟，個人電動交通工具的發(fā)展也必將進入一個嶄新的階段.

〔1〕姬瑞海，俞榮標.輕型電動車的創(chuàng)新設計思路[J].包裝工程，2008(08).

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