一种适用于中小型山地旅游城市的跨座式单轨列车造型设计
肖涛鲡
摘要：对适用于中小型山地旅游城市的跨座式單轨列车造型进行设计研究。以西昌为例，分析其城市交通旅游现状;通过对车辆制式进行比选，确定制式;总结归纳出跨座式单轨列车的造型设计要点;将车辆造型与地域文化元素相结合，对轨道交通车辆外观造型进行设计。以城市特色及地域文化为设计题材，设计出一款具有地域特色，适合山地城市旅游观光的跨座式单轨概念列车。得出跨座式单轨列车更适合中小山地旅游城市，并提出在城市内建设一条环线跨座式单轨列车，将各个旅游景点串联起来并与城市交通接驳，城景融合发展。
关键词：车辆选型 城市轨道交通 跨坐式单轨列车 造型设计 地域文化
中图分类号：U270.2 文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2021）04-0136-04
引言
随着社会的发展，我国中小城市的规模愈来愈大，经济发展水平也逐步提高，居民的汽车保有量逐年攀升，交通拥堵现象也向中小城市蔓延：同时对于旅游城市而言，每年的旅客量逐渐递增，中小型旅游城市对于城市轨道交通的需求剧增。而对于中小型山地旅游城市而言，其地势多变且高差大，城市所能获得的发展空间有限，且多数山地城市依山傍水而建，整体落差大，道路弯急坡陡且路面宽度有限，故其对所采用的城市轨道交通制式的限制也较多;目前我国的城市轨道交通主要集中在地铁、轻轨等大运量、高投资、长周期、地形适应性差、环境破坏性强的城市轨道交通系统制式，这类制式对于中小型城市而言会出现运量浪费，投资运量比不合理等问题;而介于大运量城市轨道交通系统和低运量城市公共汽车之间的中低运量城市轨道交通系统具有中低运量、布设灵活、经济合理、建设周期短、地形适应能力强的优势，其更适合运量需求不高、地形复杂的中小型山地旅游城市，但其目前的外观造型过于单一、不具代表性。故此针对中小山地旅游城市的地形特征、交通线路需求及城市旅游现状，对比各类符合条件的中低运量城市轨道交通制式，结合城市地域文化特色，提出一款适用于中小山地旅游城市的跨座式单轨列车，并进行外观造型设计。
一、中小型山地旅游城市交通旅游现状分析一以西昌为例
西昌为我国较有特色的中小型山地旅游城市，其位于山地丘陵地区，是典型的河谷型山地城市。西昌傍邛海湖而建，城市核心功能区与湖区交融，形成特有的城景交融旅游城市发展模式，以城市发展促景区提升，傍景区提升促城市形象。近两年城市的发展和景区的发展逐渐矛盾，城市和景区的发展交导致通压力逐渐增加，且在排解交通压力过程中需兼顾景区的生态环境和城市交通接驳。
（—）西昌气候地形现状分析
西昌市区及邛海风景区地处川西高原;其整个市域地形以中山为主，河谷平坦地区为辅，约占五分之一，高山和低山较少。在西昌市域内山地沿安宁河东西两侧分布，对西昌市区形成环绕之势。
利用Goolge map获取西昌市域50KM2的卫星图和Google Earth高程数据。并将数据导入Global Mapper中分析，形成西昌市域三维地形图如图1以及地形坡度、坡向分析图如图2。如图1西昌市域土地资源有限，地形多变且整体落差大，最大落差在1245m，高低起伏不定，交通方式较为局限，且交通路网的路面宽度也有所限制。同时根据图2可知，西昌市域内坡度总变幅为0～75.33°，变化较大，也再一次说明其地形的复杂程度和多变;故其交通道路不仅路面宽度收到一定限制且弯急坡陡。在选择合适的交通制式来疏解交通压力时，要选择地形适应能力强且占地面积小的交通制式。
（二）西昌交通旅游现状分析
如图3所示，西昌市区与邛海泸山风景区高度交融，景区内主道路只有一条邛海湖沿线建设的环湖公路，即整个景区的交通线为单一环状线路，出入景区均需进入城市核心区域，因此道路体系在车流与人流的外散能力上具有局限性;且在景区环湖公路入口处堆积了高校、城市过渡区、沿湖景点等多个功能区，使得人流更加的密集，再加之景区街道规划为保证湿地景区的生态良好状态，预留路面较窄，也进一步导致交通拥堵。景区内的各主要景点沿邛海湖沿线均布，各个景点之间的距离都在十公里以上;旅客在各个几个点之间的辗转多数依靠自行驾车或者乘坐公共线路，但是西昌市属于中小型城市，公共交通运力有限，再加上景区为保护现有生态湿地以及景区原有样貌，以及景区内散布聚居村落，环湖交通线路的多车道通行能力较差，极易出现拥堵状态。故此导致旅客在景区观光游览时，加大交通负荷的同时，时间消耗也多;研究分析后规划出一条具有邛海泸山景区特色的观光线，使游客在景点之间通勤转换的同时，可以在一个特殊的角度感受不一样的风光;同时也对城市功能叠加区域的交通压力进行疏解，提升当地居民的出行效率;在对线路进行设计时融入地域文化和民族特色，使轨道交通观光线路与景区特色融为一体，城景一体化融合发展。
二、中低运量城市轨道交通车辆制式比选
中低运量轨道交通系统具有中低运量、布设灵活、经济合理、建设周期短的优势，适合承担中小城市的公共交通任务，并逐步提升优化城市发展形象;同时，中低运量城市轨道交通在中小城市和旅游景区具有广泛的应用前景;
（一）适用车辆选型基本原则
在制式比选中更应该讨论何种制式更加符合哪个城市的实际需求，所以在车辆制式比选中，应该根据所在城市运营线路的特点和需求，从运力、线路条件、投入回报比、运维成本、环境影响、车辆适应性等方面进行综合比选。此外还应结合中小型山地城市特有的地形地貌、独特的气候特征以及其自然生态旅游资源的保护等实际情况，从适用性、安全性、生态效益与社会效益等四个方面综合评价选型。
（二）适用车辆制式比选
如表1、2。车辆制式评价指标，从城市实际需求出发，将不同城市的需求侧重点纳入评价指标。西昌一类中小型山地旅游城市，因为城市本身傍湖而建，拥有国家级生态湿地保护区，且具有巨大的旅游需求;故比较侧重环境效益及旅游观赏功能。
以西昌市为例，根据上述轨道车辆参数以及评价指标，结合中小型山地生态旅游城市的特殊环境及需求，对车辆制式进行比选，遴选出最适合的轨道车辆制式，为设计实践做好准备。
单轨列车与现代有轨电车对比;现代有轨电车主要行走于城市地面专用轨道，对路面要求较高，在运行时与路面交通工具共同使用城市地面交通网线，且其爬坡能力里较差;对于在西昌等中小型山地城市内运营，一是对市内的将现有交通网线要求较高，需要较大规模的改扩建;其二，现代有轨电车在后期的改扩网线有较大的难度，会对其拥有的生态湿地等造成一定破坏。其三，现代有轨电车均为地面运营，视平面单一，观景角度差，难以满足城景融合的旅游城市的观景需求。故其在地形适应性、路网规划灵活性以及生态效益和观景需求上均差于单轨列车。
单轨列车与中低速磁浮列车对比：中低速磁浮列车与单轨列车在各项技术参数与评价指标上都不尽相同，均具有较突出的优势;但其在建设过程中的预留空间较小，后期的改扩建难度大，线网规劃的灵活性不及单轨列车。中小山地城市还在不断发展，其轨道线路会链接自然生态景区内的景点;在后期的城市发展过程以及景区运营过程中可能较大概率出现改扩建需求。故此中低速磁浮较单轨列车，后期改扩建的灵活性较差。
单轨列车与自动导向轨道车辆对比：自动导向轨道车辆是一种主要开行于两点间的小型运力工具，运营线路较为单一，为半闭环状态，不适用于城市交通的开放性运营。
对于单轨列车自身;单轨列车包含了跨座式单轨与悬挂式单轨两种不同的制式，因此在选择比选时，需根据西昌的气候、地形特征，选择合适的单轨制式，由前文知，西昌属于河谷型山地城市，且位于攀西高原，全年大风天数多;因此在考虑单轨的车辆制式时，应该考量其气候适应性，尤其是抗风能力，在适应性评价表中，如图4，悬挂式单轨的抗风能力弱，因此不适用于西昌以及具有相同气候环境条件的山地城市。
综上所述，对于中小山地旅游城市而言，中低运量城市轨道交通制式能力如图五，跨座式单轨列车为更适合中小型山地旅游城市的轨道交通制式，其具有良好的地形适应性、气候适应性、环境保护性以及景观游览性;且其在运力以及投入回报比上也更加适合中小型山地旅游城市。
三、跨坐式单轨列车造型
跨座式单轨交通系统是一种优良的中低运量轨道交通系统，跨坐式单轨具有舒适视野开阔，环保低噪节能，占地面积小，生态保护性好，适应复杂地形与特殊地质，可拆卸可移动等优点。
（一）跨座式单轨列车造型特点
跨座式单轨列车是一种骑跨运行在单根高架轨道之上，并只通过这根轨道来获取支撑、稳定和导向的运输车辆。由于其特有的车辆构造和运行方式，使其具有独特的外观造型如图5。而整车的造型设计，也不再拘泥于单一直线条构成的几何型面，更多的是根据运营环境以及地域文化特点进行设计，表现为简约、规律且流畅的形体，或是运用拟态手法对具象形体的提取与再设计。
（二）跨座式单轨列车造型原则
跨座式单轨列车由前后车头和中间段的车厢组成，其包含着多种形态、功能各异的部件、材质与色彩，但其外在视觉形象被视为一个整体。无论造型还是色彩都有其特有的造型原则及方式。
1.造型特征的塑造：列车的造型特征主要取决于列车头车的造型特征，头车外观造型既要符合流线型，又要满足大众的审美情感;故多通过仿生设计法或耦合仿生法，将动植物形象拟合到了头车造型设计之中，从而既符合了审美情感需求，又使车辆具备优良的气动性能。跨座式单轨列车的头车造型特征还应该从地域文化切入;地域文化特色可以提升车辆造型的设计价值，彰显地区的特色，提升运营城市的城市形象同时也满足了人们的精神和情感的需求，如图6。
2.视觉色彩的设计：轨道交通车辆的视觉色彩设计除丰富外观表现力外，要强调车辆的整体感。因此，色彩设计的整体感塑造主要通过以下方面进行;一是列车的贯穿色带有益于营造整体感;二是车厢重复出现的形状及组合形成新的图形，给人带来视觉上的强烈整体感;三是将车辆顶部纳入色彩设计的范围，车厢顶部的色彩形成周围环境的边界线，也有助于将车辆形成独立的整体;四是车辆色彩也应该具有地域特色或是一定的代表性，车辆的整体形象会更加完善和符合人们的精神情感需求，如图了。
（三）跨座式单轨列车造型现状
目前国外的跨座式单轨则运用较多，各国均有在营线路，无论是外观造型还是色彩设计运用上，均具有较好的地域特色或是城市文化，较好地提升了城市形象，也满足了人们的精神文化需求;而国内的发展却刚起步，在地域文化表达以及城市形象展示上还远远不够，亟需进一步发展。国内外单轨现状见表3。
四、设计实例
目前，西昌市区域内规划设计的观光车以及通勤方式公共汽车、游览路面公共摆渡车、环湖观光巴士的状态，观景维度也只限于地面观赏;在空中、快速高效地通勤及游览景区方式还未出现;这样的方式在满足游览的同时，又有一定缓解交通压力的能力，还有助于提升城市形象，这样的城景融合发展模式值得尝试。而在国内针对某一城市特色设计的轨道交通列车造型较少，目前的大多数城市轨道交通列车都是统一的制式涂装，丧失了自己城市文化和地域特色，缺乏与所在地地域文化、民族文化、地域特色的联系融合。以西昌市区与邛海湿地景区为例，对其特有的文化元素进行提取探讨，并设计一款能够体现西昌市特色的跨坐式单轨列车。
（一）设计文化元素来源
1.造型核心元素来源：首先，西昌市为凉山彝族自治州的州府，其具有浓厚彝文化地域特色。彝族崇拜老鹰、老虎、火等不同的部落图腾;其中鹰，主要源于彝族民间神话中的英雄人物支格阿龙，其的诞生与鹰有联系，而神话和传说能反映某个特定族群的生命观、价值观及其原始信仰，彝族人民对于鹰的原始信仰源于此，当代彝族人也习惯用鹰之子来表述身份;现代彝族也多以崇拜鹰为主。鹰在彝文化中占有重要地位，也极具代表性，故此选取鹰为列车造型的核心意象来源。
2.色彩核心元素来源：其次，在其视觉文化特色上，主要从色彩的角度入手，主要从彝族特有的漆器上入手;彝族的漆器主要以红黄黑三色为主;且从历史资料和民俗民风来看，彝族漆器有久远的历史和独特的地方民族特色。如图8彝族漆器中的纹样构成亦有规律可循，其以黑色为底色，红、黄两色绘制图案，色相对比具有强大的视觉冲击力，色彩构成具有独特的美学形式。
由此，对比分析西昌市既是凉山彝族自治州州府，需体现其特有的地域文化特色，同时也是川西南旅游重镇也需展现代旅游城市的特色。故选取，鹰为视觉造型核心元素来源，以红、黄、黑为主的漆器为视觉色彩核心元素来源。
（二）核心设计元素提取
1.造型特征提取：人们的审美水平不断提高，更加追求产品所带来的意象感受和情感体验。而产品造型特征在表达产品意向和情感时有着至关重要的作用;它表达着产品最为突出的意象和情感。而不是所有的产品造型因素都是其特征，其特征需要在设计过程打散重构，逐步逐次的提取、进化得到产品特征。
本次设计也主要从这两个维度出发，通过在前期对比分析选取的造型意象元素不断分析推敲，并应用抽象仿生法，如图9通过将鹰的正是侧视图，灰度处理，并提取特征线，并进一步抽象转化，形成列车造型的特征轮廓线。
2。视觉色彩提取：不同的色彩具有不同的视觉特征，能够引起人们不同的情绪和心理变化;同时色彩也具有象征意义，这种象征是人们在漫长社会生活中积累形成，象征着人们的精神世界或者某一地区的精神文化。而在彝族漆器中红色象征热情，黄色象征丰收和兴旺，黑色则是庄重，表征了彝族的传统文化内涵。
如图10将彝族漆器图案纹样提取出来，并使用Photoshop使其平面化，使用拾色工具提取原始的红、黑、黄三色。同时如图11这三色也代表着当地不同的风物;黑色代表着起伏的山脉与彝族的传统服饰、黄色代表攀西高原的阳光与金色的荞麦、红色则代表着彝族崇拜的火，利用归纳法取色，得到提纯进化后的红黄黑三色，用于列车涂装。
（三）方案设计
首先以草图方案设计为前期演化阶段，这一阶段主要根据前期提取特征线为基础，并以手绘形式绘制草图方案如图12，来进行方案的推敲演化，不断修改完善草图方案，得出列车外观造型方案。
（四）计算机辅助造型设计
以前期确定的手绘设计方案为参考，进行计算机辅助造型设计。在三维建模软件Alias2019中进行建模如图13，然后使用专业渲染软件Keyshot 8对模型进行渲染，经过后期处理并获得了设计方案的效果图如图14、15。
结语
结合现目前城市轨道交通发展的趋势，以西昌为例，对中小型山地旅游城市的旅游現状以及景区内的交通网线状况进行了分析，并对部分轨道交通车辆的类型进行了比较，提出了中小旅游城市轨道交通车辆的选型原则以及四个方面的评价指标;经过比选，得出跨坐式单轨车更加适合地处复杂地势的中小型山地旅游城市。以西昌为例，从民族文化、地域文化以及城市特色入手，以能够反映地域文化特色的鹰和漆器的红黄黑三色特色为主题元素，设计了一款跨坐式单轨列车。对整个方案的构思、核心造型特征的来源等进行了介绍，并给出了前期设计方案草图、建模模型以及后期效果图，为中小型山地旅游城市轨道交通车辆的选型与造型设计提供了参考。
