我国地铁列车工业设计研究进展
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摘要
地铁列车是我国轨道交通装备继高速列车之后的又一研究热点。为满足日益增大的地铁市场需求,提高列车的设计质量,对近年来地铁列车工业设计研究取得的成果进行了梳理。归纳了我国地铁列车的主要规格及车体特征,将地铁列车工业设计划分为列车造型与涂装设计、司机室人因适配设计与评价、客室内装设计3个方面进行文献综述和分析。总结了文献中存在的不足,提出司机认知任务和乘客乘车行为、列车综合评价指标体系、虚拟仿真评价技术等方面将是进一步研究的重点,为城市轨道交通装备的设计研究提供参考。
Metro train is another research hot spot of domestic railway transportation equipment following high-speed trains.In order to meet the increasing requirement of metro market and improve the design quality of trains,the research achievements of industrial design of metro trains in recent years were combed. The main specifications and body characteristics of domestic metro trains were summarized. Literature review and analysis of metro tain industial design were performed in three aspects train modeling and coating design,driver's room human compatible design and evaluation,passenger room interior design. The shortcomings in the literature were summarized. The research of drivers cognitive task, passenger riding behavior, train comprehensive evaluation index system and virtual simulation evaluation technology will be the further focus. This could provide references for the design and research of urban railway transit equipments.
Metro train is another research hot spot of domestic railway transportation equipment following high-speed trains.In order to meet the increasing requirement of metro market and improve the design quality of trains,the research achievements of industrial design of metro trains in recent years were combed. The main specifications and body characteristics of domestic metro trains were summarized. Literature review and analysis of metro tain industial design were performed in three aspects train modeling and coating design,driver's room human compatible design and evaluation,passenger room interior design. The shortcomings in the literature were summarized. The research of drivers cognitive task, passenger riding behavior, train comprehensive evaluation index system and virtual simulation evaluation technology will be the further focus. This could provide references for the design and research of urban railway transit equipments.
引文
[1]王喜文.中国制造2025:从工业大国到工业强国[J].物联网技术,2015,5(5):3-4.
[2]国铁科创新轨道交通科技股份有限公司.2016年中国城市轨道交通行业发展现状、规模预测、投资前景预测分析[J].今日轨道交通:抗洪版,2016(7):67-70.
[3]GB 50157-2013地铁设计规范[S].
[4]GB/T 5655-1999城市公共交通常用名词术语[S].
[5]CJJ/T 114-2007城市公共交通分类标准[S].
[6]中国城市轨道交通协会.2018年中国内地城轨交通线路概况[J].现代城市轨道交通,2019(1):88.
[7]谢小海.世界地铁机车车辆市场的现状及展望[J].国外机车车辆工艺:2016(2):1-4.
[8]张磊,葛为民,李玲玲,等.工业设计定义、范畴、方法及发展趋势综述[J].机械设计,2013,30(8):97-101.
[9]闫永蚕,汤洲,高楠,等.基于空气动力学的高速列车造型设计研究进展[J].机械设计,2017,34(6):105-112.
[10]王超,徐伯初,支锦亦,等.我国高速铁路客车车厢人机工程设计研究现状[J].机械设计,2015,32(2):111-115.
[11]张榆,李洋,徐伯初.面向民族文化的轨道车辆造型设计[J].现代制造工程:2016(1):143-146.
[12]Choi J K,Kim K H.Effects of nose shape and tunnel cross-sectional area on aerodynamic drag of train traveling in tunnels[J].Tunnelling and Underground Space Technology incorporating Trenchless Technology Research,2014,41:62-73.
[13]Bellemare M,Beaugrand S,Larue C,et al.Improving a workstation in an existing cab by means of a participatory approach:the case of subway operators’workstations[J].Work,2009,33(3):355-361.
[14]Stevenson M G,Coleman N,Long A F,et al.Assessment,re-design and evaluation of changes to the driver’s cab in a suburban electric train[J].Applied Ergonomics,2000,31(5):499-506.
[15]Thoreau R,Holloway C,Bansal G,et al.Train design features affecting boarding and alighting of passengers:train design affecting boarding and alighting[J].Journal of Advanced Transportation,2016,50(8):2077-2088.
[16]Jin M J,Han S W.Factor analysis for improvement of convenience and safety in the interior design of subway trains[J]IEEE Transactions on Applied Superconductivity,2007,25(3):779-785.
[17]Neto C,Oliveira P L D.Ergonomical and statistical aspects in the design of a subway carriage[J].Gest Prod,2002,9(1):93-105.
[18]向泽锐,徐伯初,支锦亦.中国高速列车工业设计研究综述与展望[J].铁道学报,2013,35(12):9-18.
[19]GB/T 7928-2003地铁车辆通用技术条件[S].
[20]建标104-2008城市轨道交通工程项目建设标准[S].
[21]CJJ 96-2003地铁界限标准[S].
[22]徐伯初,王超,向泽锐.考虑地域文化的城市公共交通系统形象研究[J].美术观察,2014(8):130-131.
[23]汪波,李军,杨国纪,等.快速地铁列车不同司机室头型空气动力学影响分析[J].电力机车与城轨车辆,2015(4):36-39.
[24]周立.流线型地铁列车车头设计及其气动性能分析[D]南京:东南大学,2006.
[25]孟庆利,杨国纪.城轨车辆司机室头罩的结构功能以及造型分析[J].电力机车与城轨车辆,2011,34(1):21-24.
[26]黄运华,李芾,付茂海,等.120 km/h B型地铁车辆动力学性能研究[J].机车电传动,2009(5):27-29.
[27]粱习锋,张健.工业造型和空气动力学在流线型列车外形设计中的应用[J].铁道车辆,2002,40(7):5-7.
[28]张建润,周立,孙庆鸿,等.地铁列车车头绕流场的仿真计算与分析[J].铁道机车车辆,2008,28(2):43-47.
[29]何娇,杨志刚,谭晓明,等.160 km/h地铁列车头型气动阻力优化[J].浙江大学学报:工学版,2017,51(10):2030-2038.
[30]许平,田红旗,姚曙光.流线型列车头部结构设计方法[J].中国铁道科学,2007,27(1):78-82.
[31]周武成.全焊接A型地铁车辆铝合金鼓形车体制造工艺[J].电力机车与城轨车辆,2008,31(3):35-37.
[32]唐闻天,王丽丽.基于乘客舒适性的快速地铁车辆气动设计参数研究[J].电力机车与城轨车辆,2018,41(2):34-38.
[33]徐伯初,何思俊.铁路货车涂装色彩的符号语义[M].成都:西南交通大学出版社,2017.
[34]王玮,王喆.现代有轨电车的意象与情感化设计[J].城市轨道交通研究,2015,18(12):6-10.
[35]魏芊蕙.跨座式单轨列车车体广告设计研究[J].设计艺术研究,2016,6(5):41-46.
[36]赵一丁.各国主要城市地铁车辆造型设计及涂装风格总结分析[J].剑南文学:经典阅读,2012(6):210-212.
[37]王海霞,董宁,徐伯初.高速列车涂装设计的感性转向---车体涂装设计的文化与心理学视角[J].西南交通大学学报:社会科学版,2012,13(4):61-64.
[38]支锦亦.铁路客车外观色彩设计探讨[J].中国铁路,2007(3):66-69.
[39]徐伯初,李洋.轨道交通车辆造型设计[M].北京:科学出版社,2012.
[40]郭北苑.高速列车驾驶界面人因适配性设计理论与方法研究[D].北京:北京交通大学,2010.
[41]Saito A,Suzuki A,Sugimoto M.New commuter train driver desk design proposal suited to a wider range of body sizes[J].Quarterly Report of RTRI,2011,52(3):174-179.
[42]Naweed A,Moody H.A Streetcar undesired:investigating ergonomics and human factors issues in the driver-cab interface of Australian trams[J].Urban Rail Transit,2015(3):149-158.
[43]Grabarek I.Ergonomic diagnosis of the driver’s workplace in an electric locomotive[J].International Journal of Occupational Safety&Ergonomics,2002,8(2):225-242.
[44]Parasuraman R,Riley V.Humans and automation:use,misuse,disuse,abuse[J].Human Factors,1997,39(2):230-253.
[45]Dobson K.Human factors and ergonomics in transportation control systems[J].Procedia Manufacturing,2015(3):2913-2920.
[46]Karvonen H,Aaltonen I,Salo L,et al.Unraveling metro train driver’s work:challenges in automation concept[C]//European Conference on Cognitive Ergonomics,ACM,2010:233-240.
[47]UIC 651-2002 Layout of drivers cabs in locomotives rail cars multiple-unit trains and driving trailers[S].
[48]陈德钧,方卫宁,秦永贞,等.轨道车辆司机操纵台人机界面布局优化模型与算法[J].铁道学报,2014(11):40-47.
[49]骆志强,方卫宁,张俊红.司机室操纵台仪表及显示装置的优化布局研究[J].电力机车与城轨车辆,2002,25(3):25-29.
[50]谷绪地,方卫宁,李东波,等.动车组列车司机室照明反射眩光分析及照明方案设计[J].照明工程学报,2017,28(1):83-88.
[51]周传谊.大连市快速轨道交通3号线车辆流线型司机室设计[J].铁道机车与动车,2003(11):11-13.
[52]冯彬,孟庆利,杨国纪.昆明地铁1号线车辆司机室内装设计[J].电力机车与城轨车辆,2013,36(4):31-34.
[53]张学秀,米清浩,齐鸣,等.浅析福州地铁一号线车辆司机室电气布置[J].轨道交通装备与技术,2016(2):26-28.
[54]支锦亦,向泽锐,梁刚毅.面向轨道装备的可视化人因综合仿真分析平台研究[J].包装工程,2017,38(2):1-7.
[55]高楠,贺白涛,王金霞.基于IC.IDO的司机室人机工程学设计[J].电力机车与城轨车辆,2016(2):11-16.
[56]姚曙光,邢艺,邓雯苑,等.列车司机室操控台系统结构和布局参数的优化设计[J].中国铁道科学,2016,37(4):102-107.
[57]姜良奎,胡华鑫.基于CATIA的地铁列车司机室人机工程仿真试验分析[J].现代城市轨道交通,2017(5):12-15.
[58]吴奇兵,陈峰,刘欧阳,等.地铁车厢立席乘客的空间舒适度建模与模拟[J].交通运输系统工程与信息,2014,14(5):126-132.
[59]李晶晶.城轨地铁车辆客室空间布置与人机工程分析[J]建筑工程技术与设计,2015(28):1905.
[60]史芮嘉,毛保华,丁勇,等.地铁车厢内乘客站立位置选择行为研究[J].交通运输系统工程与信息,2017,17(2):142-147.
[61]李伏京,方卫宁,胡清梅,等.地铁车辆安全疏散性能的仿真研究[J].系统仿真学报,2006,18(4):852-855.
[62]朱丹,王振坡,齐超迁,等.城市交通全列地铁车厢纵横向男女乘区布局[J].城市道桥与防洪,2017(1):165-169.
[63]唐林涛,赵自然.城市轨道交通车厢内部空间人性化设计[J].装饰,2015(4):80-82.
[64]王立国.地铁车辆内装设计关键技术研究[D].大连:大连交通大学,2009.
[65]卫亮,张乐乐,崔进,等.地铁碰撞事故中站姿假人的响应仿真与损伤预测[J].铁道学报,2015,37(1):16-23.
[66]孙丽萍,王立国.地铁车辆内装设计人机工程学分析[J].大连交通大学学报,2010,31(2):15-19.
[67]吴霞,饶润南,李鹏飞.地铁吊环拉手的人机关系研究[J].电力机车与城轨车辆,2013,36(3):74-76.
[68]魏峰,徐伯初,支锦亦,等.地铁客室乘坐设备人机功能尺寸设计[J].西南交通大学学报,2018,53(4):865-872.
[69]贾振岗.轨道交通车辆内饰扶手的设计及安装工艺[J].机械,2017,44(2):48-50.
[70]陈群.地铁车辆纵向客室座椅设计[J].技术与市场,2012,19(6):128-129.
[71]李淑俊,张克姝.地铁车辆座椅人体接触面分析及设计优化[J].电力机车与城轨车辆,2013,36(5):15-18.
[72]张丙辰,过伟敏,姜良奎,等.基于用户心理的铁路客车内装系统和谐性研究[J].图学学报,2014,35(1):74-78.
[73]庄黎,孙希燕.伦敦地铁视觉设计色彩运用及色彩环境构建研究[J].武汉理工大学学报:社会科学版,2014(1):137-140.
[74]支锦亦.旅客列车内部设计的色彩与照明因素分析[J].装饰,2008(2):136-137.
[2]国铁科创新轨道交通科技股份有限公司.2016年中国城市轨道交通行业发展现状、规模预测、投资前景预测分析[J].今日轨道交通:抗洪版,2016(7):67-70.
[3]GB 50157-2013地铁设计规范[S].
[4]GB/T 5655-1999城市公共交通常用名词术语[S].
[5]CJJ/T 114-2007城市公共交通分类标准[S].
[6]中国城市轨道交通协会.2018年中国内地城轨交通线路概况[J].现代城市轨道交通,2019(1):88.
[7]谢小海.世界地铁机车车辆市场的现状及展望[J].国外机车车辆工艺:2016(2):1-4.
[8]张磊,葛为民,李玲玲,等.工业设计定义、范畴、方法及发展趋势综述[J].机械设计,2013,30(8):97-101.
[9]闫永蚕,汤洲,高楠,等.基于空气动力学的高速列车造型设计研究进展[J].机械设计,2017,34(6):105-112.
[10]王超,徐伯初,支锦亦,等.我国高速铁路客车车厢人机工程设计研究现状[J].机械设计,2015,32(2):111-115.
[11]张榆,李洋,徐伯初.面向民族文化的轨道车辆造型设计[J].现代制造工程:2016(1):143-146.
[12]Choi J K,Kim K H.Effects of nose shape and tunnel cross-sectional area on aerodynamic drag of train traveling in tunnels[J].Tunnelling and Underground Space Technology incorporating Trenchless Technology Research,2014,41:62-73.
[13]Bellemare M,Beaugrand S,Larue C,et al.Improving a workstation in an existing cab by means of a participatory approach:the case of subway operators’workstations[J].Work,2009,33(3):355-361.
[14]Stevenson M G,Coleman N,Long A F,et al.Assessment,re-design and evaluation of changes to the driver’s cab in a suburban electric train[J].Applied Ergonomics,2000,31(5):499-506.
[15]Thoreau R,Holloway C,Bansal G,et al.Train design features affecting boarding and alighting of passengers:train design affecting boarding and alighting[J].Journal of Advanced Transportation,2016,50(8):2077-2088.
[16]Jin M J,Han S W.Factor analysis for improvement of convenience and safety in the interior design of subway trains[J]IEEE Transactions on Applied Superconductivity,2007,25(3):779-785.
[17]Neto C,Oliveira P L D.Ergonomical and statistical aspects in the design of a subway carriage[J].Gest Prod,2002,9(1):93-105.
[18]向泽锐,徐伯初,支锦亦.中国高速列车工业设计研究综述与展望[J].铁道学报,2013,35(12):9-18.
[19]GB/T 7928-2003地铁车辆通用技术条件[S].
[20]建标104-2008城市轨道交通工程项目建设标准[S].
[21]CJJ 96-2003地铁界限标准[S].
[22]徐伯初,王超,向泽锐.考虑地域文化的城市公共交通系统形象研究[J].美术观察,2014(8):130-131.
[23]汪波,李军,杨国纪,等.快速地铁列车不同司机室头型空气动力学影响分析[J].电力机车与城轨车辆,2015(4):36-39.
[24]周立.流线型地铁列车车头设计及其气动性能分析[D]南京:东南大学,2006.
[25]孟庆利,杨国纪.城轨车辆司机室头罩的结构功能以及造型分析[J].电力机车与城轨车辆,2011,34(1):21-24.
[26]黄运华,李芾,付茂海,等.120 km/h B型地铁车辆动力学性能研究[J].机车电传动,2009(5):27-29.
[27]粱习锋,张健.工业造型和空气动力学在流线型列车外形设计中的应用[J].铁道车辆,2002,40(7):5-7.
[28]张建润,周立,孙庆鸿,等.地铁列车车头绕流场的仿真计算与分析[J].铁道机车车辆,2008,28(2):43-47.
[29]何娇,杨志刚,谭晓明,等.160 km/h地铁列车头型气动阻力优化[J].浙江大学学报:工学版,2017,51(10):2030-2038.
[30]许平,田红旗,姚曙光.流线型列车头部结构设计方法[J].中国铁道科学,2007,27(1):78-82.
[31]周武成.全焊接A型地铁车辆铝合金鼓形车体制造工艺[J].电力机车与城轨车辆,2008,31(3):35-37.
[32]唐闻天,王丽丽.基于乘客舒适性的快速地铁车辆气动设计参数研究[J].电力机车与城轨车辆,2018,41(2):34-38.
[33]徐伯初,何思俊.铁路货车涂装色彩的符号语义[M].成都:西南交通大学出版社,2017.
[34]王玮,王喆.现代有轨电车的意象与情感化设计[J].城市轨道交通研究,2015,18(12):6-10.
[35]魏芊蕙.跨座式单轨列车车体广告设计研究[J].设计艺术研究,2016,6(5):41-46.
[36]赵一丁.各国主要城市地铁车辆造型设计及涂装风格总结分析[J].剑南文学:经典阅读,2012(6):210-212.
[37]王海霞,董宁,徐伯初.高速列车涂装设计的感性转向---车体涂装设计的文化与心理学视角[J].西南交通大学学报:社会科学版,2012,13(4):61-64.
[38]支锦亦.铁路客车外观色彩设计探讨[J].中国铁路,2007(3):66-69.
[39]徐伯初,李洋.轨道交通车辆造型设计[M].北京:科学出版社,2012.
[40]郭北苑.高速列车驾驶界面人因适配性设计理论与方法研究[D].北京:北京交通大学,2010.
[41]Saito A,Suzuki A,Sugimoto M.New commuter train driver desk design proposal suited to a wider range of body sizes[J].Quarterly Report of RTRI,2011,52(3):174-179.
[42]Naweed A,Moody H.A Streetcar undesired:investigating ergonomics and human factors issues in the driver-cab interface of Australian trams[J].Urban Rail Transit,2015(3):149-158.
[43]Grabarek I.Ergonomic diagnosis of the driver’s workplace in an electric locomotive[J].International Journal of Occupational Safety&Ergonomics,2002,8(2):225-242.
[44]Parasuraman R,Riley V.Humans and automation:use,misuse,disuse,abuse[J].Human Factors,1997,39(2):230-253.
[45]Dobson K.Human factors and ergonomics in transportation control systems[J].Procedia Manufacturing,2015(3):2913-2920.
[46]Karvonen H,Aaltonen I,Salo L,et al.Unraveling metro train driver’s work:challenges in automation concept[C]//European Conference on Cognitive Ergonomics,ACM,2010:233-240.
[47]UIC 651-2002 Layout of drivers cabs in locomotives rail cars multiple-unit trains and driving trailers[S].
[48]陈德钧,方卫宁,秦永贞,等.轨道车辆司机操纵台人机界面布局优化模型与算法[J].铁道学报,2014(11):40-47.
[49]骆志强,方卫宁,张俊红.司机室操纵台仪表及显示装置的优化布局研究[J].电力机车与城轨车辆,2002,25(3):25-29.
[50]谷绪地,方卫宁,李东波,等.动车组列车司机室照明反射眩光分析及照明方案设计[J].照明工程学报,2017,28(1):83-88.
[51]周传谊.大连市快速轨道交通3号线车辆流线型司机室设计[J].铁道机车与动车,2003(11):11-13.
[52]冯彬,孟庆利,杨国纪.昆明地铁1号线车辆司机室内装设计[J].电力机车与城轨车辆,2013,36(4):31-34.
[53]张学秀,米清浩,齐鸣,等.浅析福州地铁一号线车辆司机室电气布置[J].轨道交通装备与技术,2016(2):26-28.
[54]支锦亦,向泽锐,梁刚毅.面向轨道装备的可视化人因综合仿真分析平台研究[J].包装工程,2017,38(2):1-7.
[55]高楠,贺白涛,王金霞.基于IC.IDO的司机室人机工程学设计[J].电力机车与城轨车辆,2016(2):11-16.
[56]姚曙光,邢艺,邓雯苑,等.列车司机室操控台系统结构和布局参数的优化设计[J].中国铁道科学,2016,37(4):102-107.
[57]姜良奎,胡华鑫.基于CATIA的地铁列车司机室人机工程仿真试验分析[J].现代城市轨道交通,2017(5):12-15.
[58]吴奇兵,陈峰,刘欧阳,等.地铁车厢立席乘客的空间舒适度建模与模拟[J].交通运输系统工程与信息,2014,14(5):126-132.
[59]李晶晶.城轨地铁车辆客室空间布置与人机工程分析[J]建筑工程技术与设计,2015(28):1905.
[60]史芮嘉,毛保华,丁勇,等.地铁车厢内乘客站立位置选择行为研究[J].交通运输系统工程与信息,2017,17(2):142-147.
[61]李伏京,方卫宁,胡清梅,等.地铁车辆安全疏散性能的仿真研究[J].系统仿真学报,2006,18(4):852-855.
[62]朱丹,王振坡,齐超迁,等.城市交通全列地铁车厢纵横向男女乘区布局[J].城市道桥与防洪,2017(1):165-169.
[63]唐林涛,赵自然.城市轨道交通车厢内部空间人性化设计[J].装饰,2015(4):80-82.
[64]王立国.地铁车辆内装设计关键技术研究[D].大连:大连交通大学,2009.
[65]卫亮,张乐乐,崔进,等.地铁碰撞事故中站姿假人的响应仿真与损伤预测[J].铁道学报,2015,37(1):16-23.
[66]孙丽萍,王立国.地铁车辆内装设计人机工程学分析[J].大连交通大学学报,2010,31(2):15-19.
[67]吴霞,饶润南,李鹏飞.地铁吊环拉手的人机关系研究[J].电力机车与城轨车辆,2013,36(3):74-76.
[68]魏峰,徐伯初,支锦亦,等.地铁客室乘坐设备人机功能尺寸设计[J].西南交通大学学报,2018,53(4):865-872.
[69]贾振岗.轨道交通车辆内饰扶手的设计及安装工艺[J].机械,2017,44(2):48-50.
[70]陈群.地铁车辆纵向客室座椅设计[J].技术与市场,2012,19(6):128-129.
[71]李淑俊,张克姝.地铁车辆座椅人体接触面分析及设计优化[J].电力机车与城轨车辆,2013,36(5):15-18.
[72]张丙辰,过伟敏,姜良奎,等.基于用户心理的铁路客车内装系统和谐性研究[J].图学学报,2014,35(1):74-78.
[73]庄黎,孙希燕.伦敦地铁视觉设计色彩运用及色彩环境构建研究[J].武汉理工大学学报:社会科学版,2014(1):137-140.
[74]支锦亦.旅客列车内部设计的色彩与照明因素分析[J].装饰,2008(2):136-137.