白翔天，戴 端

(中南大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410083)

21世紀(jì)以來，我國在高速列車領(lǐng)域取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，硬件和輻射范圍都已接近國際較高水平。高速列車不僅在功能上大幅提升了出行效率及舒適度，同時在視覺、知覺等美學(xué)體驗方面也進(jìn)行著逐步優(yōu)化，而座椅作為乘客乘車過程中使用時間最長的內(nèi)室設(shè)施，其造型、色彩、材質(zhì)、紋理等屬性以及各屬性間相互適應(yīng)性都會對乘車體驗產(chǎn)生極大影響[1]。

國內(nèi)外學(xué)者對美學(xué)規(guī)律在高速列車領(lǐng)域的作用進(jìn)行階段性研究與論述。徐伯初等[2]從形式美、技術(shù)美、象征意義3個方面對高速列車造型的美學(xué)特征進(jìn)行分析，以期為蘊(yùn)含中國文化特色的高速列車造型設(shè)計提供有益參考；文獻(xiàn)[3-4]論述了高速列車設(shè)計中美學(xué)規(guī)律運用的必要性，可塑造更深層次的品牌形象；姜良奎等[5]探討了高速列車內(nèi)室造型的設(shè)計原則及美學(xué)屬性，并結(jié)合我國西北地區(qū)展開具有地域文化特質(zhì)的高速列車內(nèi)室設(shè)計。這些研究表明美學(xué)規(guī)律對于新時期高速列車發(fā)展的重要性與可行性，但聚焦本研究關(guān)注的列車座椅領(lǐng)域，其理論研究尚待整理分析，現(xiàn)有的實踐應(yīng)用也普遍存在同質(zhì)化、系列缺失等問題，有必要立足于人機(jī)角度進(jìn)行美學(xué)規(guī)律研究與綜述，以指導(dǎo)設(shè)計實踐。

在高速列車座椅設(shè)計研究過程中，基于感性意象的研究方法可以實現(xiàn)乘客需求的科學(xué)獲取與處理。魏峰等[6]以乘客的行為和心理為出發(fā)點，運用模糊層次分析法構(gòu)建了基于乘客需求的高速列車座椅舒適度評價模型；周蕾等[7]通過提取列車座椅關(guān)鍵特征，建構(gòu)了“特征-風(fēng)格”的映射關(guān)系和推理方法；薛磊和易曉[8]探討影響產(chǎn)品意象的造型、色彩等設(shè)計要素的優(yōu)先級排序，構(gòu)建出相應(yīng)的設(shè)計決策系統(tǒng)。但上述研究均忽略了高速列車座椅設(shè)計中人機(jī)關(guān)系的主導(dǎo)地位，座椅的造型、色彩等屬性及各屬性間相互適應(yīng)性都建立在此基礎(chǔ)之上，而上述研究也均未凝練于美學(xué)規(guī)律層面上，均存在一定程度的片面性與應(yīng)用局限性。因此，本文將高速列車座椅的美學(xué)規(guī)律研究與感性意象方法相結(jié)合，科學(xué)有效得出設(shè)計要素以指導(dǎo)實踐應(yīng)用，同時凝練美學(xué)規(guī)律，為設(shè)計出更加迎合乘客感性意象的高速列車座椅提供有益參考。

1 高速列車座椅設(shè)計研究流程

感性意象研究主要是將人們潛在的、模糊不明的感性需求轉(zhuǎn)化為可操作的設(shè)計要素，設(shè)計出符合人感覺期望的產(chǎn)品[9]，現(xiàn)已應(yīng)用至部分產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域。設(shè)計美學(xué)規(guī)律是人類根據(jù)心理需求、經(jīng)過長期探索并歸納總結(jié)、且為人們所公認(rèn)的基本定律，設(shè)計師應(yīng)遵守并靈活運用這些定律來指導(dǎo)設(shè)計實踐，應(yīng)用至目標(biāo)領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計[10]。

本研究將以上2類方法進(jìn)行有機(jī)整合，建構(gòu)了高速列車座椅設(shè)計研究與評估模型，如圖1所示。首先搜集并篩選確定高速列車座椅的典型樣本和乘客感性意象詞匯對，結(jié)合語義差異法獲取感性意象評價數(shù)據(jù)結(jié)果，并運用拉依達(dá)準(zhǔn)則消除數(shù)據(jù)中的粗大誤差；然后將篩選后的感性意象數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS軟件，獲取均值后進(jìn)行主成分分析(principal component analysis, PCA)以降維，依據(jù)成分矩陣和樣本評價散點圖得到主成分中載荷較大意象詞匯及對應(yīng)的代表樣本；再結(jié)合五階量表問卷進(jìn)一步明確意象詞匯在代表樣本中的高匹配度區(qū)域，得到座椅的設(shè)計要素及優(yōu)先級順序；最后進(jìn)行實踐設(shè)計及可行性評估，并將研究過程中所適用的主要美學(xué)規(guī)律進(jìn)行集中闡述。

圖1 高速列車座椅設(shè)計研究與評估模型Fig. 1 Design research and evaluation model of high-speed train seat

2 座椅樣本的感性意象研究

2.1 座椅典型樣本的搜集與選取

產(chǎn)品典型樣本的選取對于感性意象評價和數(shù)據(jù)科學(xué)分析有著重要影響?？紤]到高速列車座椅受到列車承載量、制造及運營成本等諸多因素影響，故本研究特定選取覆蓋面較廣、普及度較高的“3+2”排布型二等座椅作為研究對象[11]。

研究通過瀏覽高鐵論壇、乘車調(diào)研、查閱文獻(xiàn)等方式進(jìn)行樣本搜集，經(jīng)初步篩選得到40個高速列車座椅樣本，然后使用聚類分析法將其歸類，并選出最具代表性樣本，共計9款典型座椅樣本，如圖2所示。

圖2 高速列車座椅典型樣本Fig. 2 The typical high-speed train seat samples

其中，樣本2為我國自主設(shè)計研發(fā)的“復(fù)興號”高速列車二等座座椅，在凝練“和諧號”動車組眾多座椅款式優(yōu)點的基礎(chǔ)上，進(jìn)行以座椅為主體的內(nèi)室改良革新；2020年初開通運營的京張高鐵，其智能設(shè)施和冰雪主題內(nèi)室極具創(chuàng)新意義，在動靜相宜中渲染冬奧氛圍，如圖3所示。

通過分析上述座椅樣本，歸納了座椅設(shè)計的關(guān)鍵特征：①相較于其他場所，列車車廂空間狹長封閉，乘車靜態(tài)時間較長，座椅設(shè)計應(yīng)依據(jù)乘客需求，綜合考慮造型優(yōu)化、材料選擇、車廂布局等問題，以期改善乘車體驗。②座椅及內(nèi)環(huán)境的色彩冷暖運用、面積比例搭配都可以起到重塑視覺空間的作用，以減弱乘客對車廂載員多而可能出現(xiàn)的煩躁不適感。③座椅搭配內(nèi)室環(huán)境，常作為展示地域文化或主題形象的窗口，具有極強(qiáng)的傳播價值。

圖3 京張高鐵冰雪主題內(nèi)室Fig. 3 The snow theme interior Room of Beijing-Zhangjiakou high-speed Railway

2.2 感性意象詞匯的搜集與篩選

產(chǎn)品風(fēng)格是人們對產(chǎn)品共性特點的認(rèn)知，消費者對不同的產(chǎn)品風(fēng)格會形成不同的感性認(rèn)知[12]。感性意象詞匯是用戶對產(chǎn)品的認(rèn)知表達(dá)，為了準(zhǔn)確反映用戶感性意象，應(yīng)盡可能大量搜集意象詞匯。

考慮到列車座椅所處環(huán)境的特殊性，以及乘客僅扮演設(shè)計的被動接受者而造成其感性體驗的模糊性與細(xì)微性，有必要針對列車座椅進(jìn)行乘客意象詞匯的精確搜集篩選，科學(xué)得出感性意象評價的量化標(biāo)簽。以高速列車座椅為關(guān)鍵詞，2008年1月—2020年1月為選取時間段，通過文獻(xiàn)、宣傳冊等多種途徑進(jìn)行文本搜集，形成約9萬字的文本，又利用ROST軟件[13]進(jìn)行頻次統(tǒng)計，篩選出關(guān)于座椅的高頻感性詞匯共86個。然后經(jīng)過某高鐵設(shè)計團(tuán)隊的綜合評估，根據(jù)其經(jīng)驗和專業(yè)知識進(jìn)行刪減，并將近、反義詞進(jìn)行合并，初步得到36個感性意象詞匯。最后通過對4位設(shè)計師、3位專家和6名乘客的深度訪談及認(rèn)可度調(diào)查，篩選出能夠代表列車座椅感性意象的8個詞匯并進(jìn)行反義詞配對，形成最終的感性意象詞匯對，見表1。

表1 篩選后的感性意象詞匯對Table 1 The perceptual image vocabulary after screening

2.3 典型樣本的感性意象評價

該階段要求目標(biāo)人群根據(jù)主觀感受對9個典型樣本進(jìn)行意象評價。運用語義差異法[14]進(jìn)行問卷設(shè)計，將評分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為七階量表，對應(yīng)分值依次為-3，-2，-1，0，1，2和3，其中分值-3和3分別代表當(dāng)前樣本所產(chǎn)生意象完全符合左側(cè)詞匯和接近于右側(cè)詞匯；分值0代表無感覺。然后進(jìn)行問卷發(fā)放，共發(fā)放問卷115份，回收有效問卷109份，數(shù)據(jù)結(jié)果可描述為

表2 典型樣本各感性意象評價的均值Table 2 The evaluation mean value of typical samples’ perceptual image

3 座椅設(shè)計要素的分析提取

3.1 主成分分析及代表樣本選取

列車座椅包含造型、色彩、紋理等多重屬性，其存在一定程度的復(fù)雜相關(guān)性，因此將得到的感性意象評價均值導(dǎo)入SPSS軟件進(jìn)行整合分析，探討數(shù)據(jù)的內(nèi)部關(guān)系。運用PCA對數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理[16]，得到解釋的總方差表(表3)，表中降序排列了各成分的特征值、方差貢獻(xiàn)率和累積方差貢獻(xiàn)率。根據(jù)PCA規(guī)定將特征值大于1的成分作為主成分，故將成分1~3作為主成分，又因三者累積方差貢獻(xiàn)率為95.882%，可以代表感性意象數(shù)據(jù)中絕大部分信息，即達(dá)到了降維的要求。

表3 解釋的總方差Table 3 Total explained variance

為進(jìn)一步深入挖掘各感性意象詞匯對于列車座椅設(shè)計的重要程度，得出3個主成分的成分矩陣，見表4，觀察到時尚、動感、獨特在主成分1中的載荷較大，初步分析其大致體現(xiàn)在座椅造型識別度、色彩創(chuàng)新運用等視覺感知方面；精致、協(xié)調(diào)、簡約在主成分2中的載荷較大，可能會體現(xiàn)在椅面-椅背分割、扶手搭配等細(xì)節(jié)改良上；厚重、溫暖在主成分3中的載荷較大，可能體現(xiàn)為乘客對座椅整體風(fēng)格界定等知覺感知方面。

乘客在獲取產(chǎn)品意象過程中，會抽取或合并某些形態(tài)要素特征，再與記憶中的相似特征進(jìn)行比對，即不同的形態(tài)設(shè)計要素會影響到不同的意象生成，故探尋載荷較大意象詞匯所對應(yīng)的代表樣本作分析歸納[17]。根據(jù)感性意象數(shù)據(jù)構(gòu)建樣本評價散點圖，如圖4所示，比較不同座椅樣本在同一感性意象詞匯中的評分表現(xiàn)，觀察到：主成分1及對應(yīng)的時尚、動感、獨特，在樣本7和樣本9中評分較集中；主成分2及對應(yīng)的精致、協(xié)調(diào)、簡約，在樣本9和樣本4中表現(xiàn)顯著；主成分3及對應(yīng)的厚重、溫暖，在樣本2、樣本8中有高評分體現(xiàn)。

表4 成分矩陣Table 4 Component matrix

圖4 樣本評價散點圖Fig. 4 Sample evaluation scatter plot

3.2 高速列車座椅設(shè)計要素分析

通過整合座椅樣本特征，得到二等座椅通常由椅背、椅面、椅腿、扶手、小桌板5個區(qū)域部位進(jìn)行有機(jī)組合。為探尋代表樣本中各區(qū)域部位與對應(yīng)意象詞匯間的匹配度及重要性排序，以得到具體的、可供實踐借鑒的設(shè)計要素，再次進(jìn)行五階問卷設(shè)計，如圖5所示(以主成分1對應(yīng)“時尚、動感、獨特”意象詞匯在樣本7中進(jìn)行評分為例)。

為確保座椅設(shè)計要素建構(gòu)的合理性，對某高鐵設(shè)計團(tuán)隊與某家具公司的共15名設(shè)計師以及于長沙南站隨機(jī)選取的20名乘客進(jìn)行問卷調(diào)研，經(jīng)統(tǒng)計初步得到各樣本中與感性詞匯匹配度較高的區(qū)域部位；然后依據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)再進(jìn)行團(tuán)隊內(nèi)部的頭腦風(fēng)暴研討，運用KJ法整理得到可供實踐參考的設(shè)計要素，見表5，設(shè)計要素依權(quán)重降序排列。

圖5 樣本各區(qū)域部位感性評分問卷Fig. 5 Sentiment score questionnaire of all parts

表5 高匹配度的設(shè)計要素參考表(權(quán)重降序排列)Table 5 Well-matched design reference elements (descending order of weighting factor)

4 座椅設(shè)計實踐及美學(xué)規(guī)律研究

4.1 高速列車座椅設(shè)計實踐

基于上述列車座椅的感性意象研究，結(jié)合得出的高匹配度設(shè)計要素參考表，進(jìn)行座椅造型設(shè)計。以成分特征值最大的主成分1所對應(yīng)樣本7和樣本9為主要參照，過程中對人機(jī)工學(xué)、美學(xué)規(guī)律、視知覺法則等理論方法進(jìn)行有機(jī)整合運用。

座椅設(shè)計突破常規(guī)樣式，對各區(qū)域進(jìn)行深度研究：①結(jié)合1-D、2-A、2-B、2-D等設(shè)計要素進(jìn)行椅背區(qū)域設(shè)計，以左右兩側(cè)呈角度傾斜的半包裹形態(tài)為其造型特點，中部進(jìn)行豎條狀的塊面分割，且整體造型曲率充分貼合人體脊背，材質(zhì)除左右兩側(cè)采用紡織布料包裹外，整體采用皮革材質(zhì)進(jìn)行拼接組合，很好地平衡椅背的透氣性與舒適感。②椅面綜合考慮2-B、3-B、3-D等設(shè)計要素，利用椅面曲率變化將乘客乘坐時的重心后移，減輕腿部壓力，實踐過程中2次制作手板進(jìn)行曲率微調(diào)，提升久坐舒適感。③考慮到設(shè)計要素2-C中對于乘客視野空間的要求，且綜合平衡1-C、1-E、3-A等要素，設(shè)計頭枕寬度窄于椅背，且材質(zhì)選用橫向細(xì)紋布料，保證乘客長時間倚坐時的視知覺通透感。④結(jié)合1-B、2-E等設(shè)計要素，扶手及椅腿保留現(xiàn)有座椅的大部分實用形態(tài)特征。運用草圖推演及Rhino實體建模等方法進(jìn)行設(shè)計實踐輸出，最終造型如圖6所示。

圖6 高速列車座椅最終造型Fig. 6 The final modeling of high-speed train seat

色彩作為產(chǎn)品設(shè)計表達(dá)的重要組成部分，對產(chǎn)品風(fēng)格特征及品牌形象樹立有著重要作用[18]。結(jié)合代表樣本及1-A、3-A、3-C、3-E等設(shè)計要素分析得出，乘客對于冷色調(diào)的座椅評價普遍偏低，又考慮到中國傳統(tǒng)文化中對于紅色的偏愛，因此座椅色彩設(shè)計以“中國紅”作為主色調(diào)，各區(qū)域部位色彩做適應(yīng)性微調(diào)。

座椅布局方面，通過參考樣本7中“橙-紫”兩色座椅的比例搭配放置，本方案也按照每排4∶1隨機(jī)插入深灰色座椅，以起到調(diào)和車廂內(nèi)室環(huán)境氛圍、改善乘客長時間乘車乏味感的效用，最終設(shè)計效果及布局如圖7所示。

圖7 高速列車座椅設(shè)計效果及布局圖Fig. 7 Design effect and layout of high-speed train seats

為驗證實踐方案與設(shè)計要素間是否達(dá)到關(guān)聯(lián)要求，對設(shè)計效果圖進(jìn)行感性意象詞匯的問卷評價，發(fā)現(xiàn)該座椅案例的各意象詞匯評分均處于較高水平，說明該實踐方案很好地迎合了乘客的感性意象，也表明通過感性意象研究得到具體的、可供參考的設(shè)計要素，以指導(dǎo)設(shè)計實踐的研究路徑具有可操作性。

4.2 座椅設(shè)計實踐所適用的美學(xué)規(guī)律

本研究在探討列車座椅設(shè)計方法以及輸出實踐案例的過程中，對設(shè)計美學(xué)規(guī)律的重要指導(dǎo)作用也做了充分考量，現(xiàn)就由設(shè)計主導(dǎo)的形式美規(guī)律作集中闡述：

(1) 比例與尺度相協(xié)調(diào)，在由人機(jī)關(guān)系主導(dǎo)的列車座椅設(shè)計研究中尤為重要。椅面離地高度、椅背-椅面的長度及比例、頭枕寬度高度等都需要以標(biāo)準(zhǔn)人體尺寸為參照，必要時還須遵從黃金分割等原理以達(dá)到視覺平衡。本案例在滿足椅背、椅面長度比為3∶2的基礎(chǔ)上，利用多處曲率變化體現(xiàn)出座椅整體尺寸的秩序協(xié)調(diào)，很好地滿足了乘客乘坐時的舒適度需求，如圖8所示。

圖8 設(shè)計案例中椅背-椅面的比例關(guān)系Fig. 8 The proportional relationship between the chair back and the chair seat

(2) 變化與統(tǒng)一相結(jié)合，是列車座椅設(shè)計須恪守的基本原則。結(jié)合人機(jī)角度來講，由于乘客乘車時對椅背、椅面、頭枕等區(qū)域的舒適度要求各不相同，故造型特征、材質(zhì)區(qū)分、色彩差異都要根據(jù)前期意象評價的主成分特征或得出的設(shè)計要素進(jìn)行細(xì)化調(diào)整，同時座椅整體還須通過造型延續(xù)、部件連接等來收斂其差異性。本案例椅背設(shè)計采用皮革、紡織包裹等進(jìn)行組合，并在造型相接處做反復(fù)推敲，整體營造出統(tǒng)一美感，如圖9所示。

圖9 造型、材質(zhì)、色彩等的細(xì)化調(diào)整Fig. 9 The adjustment of modeling, material, color, etc.

(3) 節(jié)奏與韻律相共生，即指設(shè)計元素與整體風(fēng)格間的依存關(guān)系。與現(xiàn)有同質(zhì)化座椅不同，本案例為減輕乘客久坐不適感，椅面進(jìn)行起伏漸變處理，與豎向塊面分割的椅背相呼應(yīng)，將列車“動感、未來”的語義延伸至內(nèi)室座椅設(shè)計，如圖10所示，這種相互搭配的共生依存關(guān)系使得座椅設(shè)計既能優(yōu)化創(chuàng)新又不顯得生硬凌亂。

圖10 椅面的ISO結(jié)構(gòu)線分析Fig. 1 0 ISO structure line analysis of chair seat

(4) 調(diào)和與對比相均衡，座椅設(shè)計中主要體現(xiàn)為是否突出組成元素的差異性，以彌補(bǔ)過分追求穩(wěn)定狀態(tài)而可能帶來的呆板、枯燥感。具體到案例中，相較于整體穩(wěn)重造型，為改善久坐頸椎緊張而采用的獨立式頭枕就略顯突兀，但經(jīng)過研究確定的U型輪廓以及小幅度前傾又很好地抵消了椅背的后倒走勢，2類特征巧妙做到相互均衡，如圖11所示。

圖11 椅背與頭枕的輪廓相互均衡Fig. 1 1 The contours of chair back and headrest are balanced

除上述形式美規(guī)律，以及由技術(shù)主導(dǎo)的功能美、技術(shù)美規(guī)律之外，結(jié)合意象研究的多維分析亦可知，文化美規(guī)律和品牌美學(xué)基因傳承也對列車座椅設(shè)計實踐具有指導(dǎo)意義[19]。

5 結(jié)束語

本研究構(gòu)建了基于感性意象方法與美學(xué)規(guī)律研究相結(jié)合的高速列車座椅設(shè)計方法與評估模型，賦予座椅設(shè)計更強(qiáng)的針對性，可以有效解決現(xiàn)有座椅識別度不高、體驗感不良等問題。研究以覆蓋面較廣、普及度較高的“3+2”排布型座椅進(jìn)行案例設(shè)計，以驗證模型及方法路徑的可行性，并就過程中設(shè)計美學(xué)規(guī)律的重要指導(dǎo)作用進(jìn)行凝練闡述，強(qiáng)調(diào)了人機(jī)關(guān)系主導(dǎo)下比例與尺度、變化與統(tǒng)一、節(jié)奏與韻律、調(diào)和與對比等形式美規(guī)律的研究應(yīng)用，為設(shè)計實踐及行業(yè)發(fā)展提供有益參考與借鑒，后續(xù)研究可以結(jié)合“京津城際”、“京張冬奧高鐵”等特色高鐵線路內(nèi)室以及不同等級車廂進(jìn)行座椅的對比研究，進(jìn)一步驗證此方法路徑的可行性。