来源：人民铁道网
记者调查
“简单”的设计不简单
轨道交通车辆工业设计的现在和未来
■本报记者 赵妮娜
图为复兴号系列动车组部分列车头部位置的局部特写。刘家豪 摄
复兴号动车组车厢内部设计。刘家豪 摄
复兴号动车组车厢内部设计。刘家豪 摄
复兴号动车组流线型设计的车头。 本报记者 刘之光 摄
工业设计中的仿真试验。中车四方股份公司提供
具有香槟酒杯取意的有轨电车头型设计。中车四方股份公司提供
CRH6F-A型动车组的创意涂装。姜 超 摄
编者按中国梦具体到工业战线就是加快推进新型工业化。把制造业搞上去，创新驱动发展是核心。铁路装备制造业在我国工业门类中具有极其重要的地位，近年来的创新发展取得了显著成就。近期，本报记者就铁路装备制造轨道交通车辆的工业设计领域进行了深入调查，本版将采取系列报道的形式，为读者详细解读这一领域创新驱动发展的“科技密码”，共同探讨这一领域的现在和未来。
工业设计是做什么用的？是仅仅为了让车辆更好看吗？当复兴号系列动车组、城际动车组、地铁列车的新车型出现，我们习惯性认为让车辆的外形好看就是工业设计。
常常被认为简单的工业设计，在专业层面其实并不简单，“颜值”只是工业设计呈现出来的表层，实现技术先进、高舒适性、品牌溢价是工业设计的内在追崇。
有人说，21世纪是工业设计的世纪，不重视工业设计意味着落伍。今天，以高速动车组为代表的中国轨道交通车辆已经在世界范围内有了很大的影响力，工业设计在其中发挥了什么作用？未来它在这一领域的发展路径是什么？
“简单”的工业设计不简单
2019年7月上旬，在海南东环铁路海口至美兰机场区间运行的CRH6F-A型市域动车组，车身上有水彩和彩铅风格的木棉花、蜂虎鸟、水菜花、三角梅、水蕨菜、椰子树、白鹈鹕图案，让列车成为“网红”，被人们称为“最美最浪漫动车组”。
一款新车型出现，车的形状、车的颜色、车身上的图案，总是在第一时间给人们留下深刻印象，并在之后成为这款车辆的形象。车辆外形设计，正是轨道交通车辆工业设计的重要内容之一。
轨道交通车辆的传统设计，车身主色调多以红、蓝、绿、白、灰为主，腰线细长，选用和主色大反差的色彩，腰线形状的变化多在车头部位出现。CRH6F-A型市域动车组之所以吸引大众关注，是因为打破了这一规则。
色彩加腰线，是国内外通用的轨道交通车辆外部涂装的设计方式，人们习惯性地以为这就是轨道交通车辆的工业设计。这些的确是工业设计，但这只是工业设计中比较简单的部分，不是工业设计的核心内容。准确地说，车身的颜色和图形设计称为涂装设计。涂装设计是外形设计的一部分，外形设计是工业设计的一部分。工业设计是一个总体概念，除了车辆外形，车厢内空间和设施的设计也是内容多、很重要的部分。
专业书籍对工业设计的解释是：以工业产品为主要对象，综合运用科技成果和工程学、美学、心理学、经济学等知识，对产品的功能、结构、形态及包装等进行整合优化的创新活动。可以看出，工业设计是一种综合性设计研发，美学只是工业设计的专业技术支持之一，而且排在工程学之后。
所以工业设计其实并不简单，它不是仅依靠美学，以美为唯一评价标准；它不是通常的单一学科的研发，而是较为少见的综合性研发，目标是技术性、美感、舒适度同步提高。“简单”的工业设计原来不简单，它用综合复杂的多种技术设计来优化我们的旅程。
“颜值”只是工业设计的表层
中国经济快速发展，城市化进程持续加快，轨道交通车辆已经成为国家形象、城市形象的组成元素，人们对轨道交通车辆的“颜值”要求越来越高。但是，“颜值”只是工业设计呈现出来的表象，安全、高速、智能、绿色是工业设计的内在追崇。
轨道交通车辆要有高“颜值”，车头形状、涂装设计、车灯、车门等就像人的脸型、皮肤、眼睛、鼻子、嘴一样需要美容。对设计人员来说，车辆要高“颜值”。但是在实现高“颜值”之前，有一个更重要的技术内容需要完美完成，这就是气动设计。
一列运行中的轨道交通车辆存在复杂的耦合关系。什么是耦合关系？简单地说就是指事物之间相互作用、相互影响。车体和车体、车体和转向架、车体与弓网等车载设备、轮对和轨道、列车和线路设施之间，都存在着复杂的阻力、噪声、压力波、微气压波等影响和作用关系，在轨道交通车辆领域被称为“流固耦合”。
高速运行的物体在运动中最大的“敌人”不是它自己的重量而是空气。空气对轨道交通车辆的“杀伤力”除表现为空气阻力外，还有气动噪声、隧道微气压波、列车表面压力波。空气阻力是空气对高铁列车发力的主要方式。
轨道交通车辆的运行阻力包括两个部分：摩擦阻力和空气阻力。摩擦阻力与列车速度成正比，而空气阻力和列车运行速度成平方关系。当列车的速度提高3倍时，空气阻力会是原来的9倍。
再具体一点说，当高铁列车速度超过每小时300公里，80％的阻力来自气流阻力。事实上，在高速状态下，高速动车组的动力输出几乎都消耗于和空气的对抗上了。
解决的方案是让列车尽可能为流线型，车辆横断面越小越好，周身减少凹凸。因为高速的原因，轨道交通车辆的这种流固耦合被冠以“强”字，专业技术人员称之为“强流固耦合”。
在轨道交通车辆设计开发中，解决强流固耦合的正是气动设计。
气动设计呈现出技术性高的车辆头型。“头型”这个词在动车组列车设计和制造人员的话语里频繁出现，明确地传达着这个部分的重要程度。头型即是高铁列车的车头造型。为什么它这么重要？是为了追求造型出色还是有其他更重要的原因？回想一下大风中行走的体验，会明白头型不是为了好看，而是为了列车运行得更好，这个好里包括了速度和舒适度。
优秀的气动设计，通过车体长细比、车体断面形状、车体断面面积、导流型式、驶舱倾角等技术设计，让列车在表面压力、气动阻力、气动升力、交会压力波、气动噪声等方面技术性能优越。
气动设计之后，头型产生，涂装设计随之到来。所以，如果把涂装视为是工业设计，的确是犯了一个简单粗暴的错误。轨道交通车辆的涂装可以看成一幅画，在这个画面的后面，藏着太多的奥秘和智慧。
让轨道交通车辆坐上品牌升级的“高铁”
目前，世界顶级奢侈品排名中排在前面的不是衣服首饰，而是嘉格纳冰箱。这是全球卖得最贵的冰箱，价格在30万元左右，贵的卖到50万元以上。嘉格纳冰箱一台能够卖得如此之贵，除了品质上乘之外，优秀的工业设计使其产生了较高的品牌溢价。
好的工业设计是提高产品的品牌价值的重要因素。中国轨道交通车辆在安全可靠、技术先进、高舒适性方面已经占有优势，在世界享有盛誉。进一步注重工业设计，有机地将技术与艺术、科学与美学、适用与美观等方面统一在现代工业产品设计上，将让轨道交通车辆产品产生更高的品牌溢价。
2010年，工业和信息化部等部门联合发布了《关于促进工业设计发展的若干指导意见》，对促进我国工业设计产业发展、工业设计创新有着非常积极的作用。我国大型企业的设计能力已经有了很大提高，出现了许多在工业设计方面表现优秀的品牌，但与发达国家相比还是存在差距，主要表现为创新力不足。
复兴号动车组2017年投入运营，是铁路着力打造的品牌。2019年10月11日，“中国铁路”微信公众号发出征集令：复兴号动车组客室优化方案面向社会公开征集。面向社会公开征集复兴号动车组一、二等座椅和商务客室优化提升方案，是发掘多方面力量，通过工业设计对一、二等座椅及商务客室舒适性、便捷性、私密性、经济性等进行持续提升，将为旅客提供更好的乘车体验，进一步形成复兴号动车组的品牌效应和竞争优势。
以复兴号动车组为代表的中国轨道交通车辆发展到现在，在技术先进的基础上注重并强化工业设计，行业内专家称这是让轨道交通车辆坐上品牌升级的“高铁”。
“仿真 标准 潮流”牵引轨道交通车辆工业设计未来
2008年前后，在动车组引进、消化、吸收初期阶段，轨道交通车辆的工业设计团队在机车车辆制造企业内部开始形成并壮大，突出表现为多个企业的工业设计师人数增加，工业设计专业毕业的大学生开始进入专门设立的部门。而在此之前，许多企业没有独立的机构和专业的人才，工业设计长期处于辅助地位，常常是由车辆工程师进行简单处理。
随着时间推移，在动车组的再创新阶段，机车车辆制造企业的工业设计人员开始有“海龟”专业人员，与国外设计机构的交流合作也日益频繁。中车青岛四方机车车辆股份有限公司长期注重工业设计，2018年与多个组织共同举办全球轨道交通工业设计领域的首个国际性盛会——2018轨道车辆工业设计国际研讨会，来自中国、德国、英国、美国、加拿大、法国、以色列、意大利、土耳其、韩国等28个国家和地区工业设计界的顶级“大咖”对话轨道车辆工业设计。今年9月，中车四方股份公司的下一代地铁荣获2019年中国国际工业博览会科技创新大奖。2019年，中车株洲电力机车有限公司研制的储能式现代有轨电车荣获德国iF设计大奖。这是中国自主工业设计的轨道交通产品首次获得国际大奖，也表明中国轨道交通车辆工业设计与世界工业设计潮流同步，并达到国际先进水平。
轨道交通车辆工业设计在与世界工业设计互融互通中，计算机仿真设计发挥了重要作用。在中车四方股份公司的仿真试验室，戴上虚拟现实的装备，来访的客户会看到车的外形，可以置身于司机室、车厢的虚拟环境中沉浸式体验新型车辆，还可以更换车的外部涂装、车内设置、座椅材质和颜色等。
与设计多样对应的，是轨道交通车辆工业设计标准的细化建立和严格执行。标准是行业的未来和制高点。重视轨道交通车辆工业设计标准的建立和执行，对一体化轨道交通建设至关重要，也是运营维护大幅降低的关键。
“仿真 标准 潮流”正作为轨道交通车辆工业设计的动力之源，牵引着轨道交通车辆工业设计走向更美好的未来。
记者手记
随着生活水平的不断提高，中国老百姓对高品质产品的需求越来越强烈，对相关产品工业设计的要求也越来越高。10月11日，“中国铁路”微信公众号发出征集令：复兴号动车组客室优化方案面向社会公开征集。这是复兴号动车组又一次在工业设计方面进行优化提升。长期以来，轨道交通车辆工业设计是中国轨道交通发展的主要研发项点之一。以复兴号动车组为代表的中国轨道交通车辆10多年来取得了巨大发展进步。近一段时间，我将围绕轨道交通车辆工业设计主题，以轨道交通车辆“颜值”为起点，走访国内外专家，积极探寻轨道交通车辆工业设计的发展趋势。
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