基于图形网格转译的城轨列车外观设计研究

支锦亦 苏星

摘 要： 随着区域经济和城市群的发展，城市轨道交通已逐步成为城市建设重点领域，其外观设计也成为城市文化传播的重要途径，因此对打造蕴含城市文化特色的列车外观进行研究十分有必要。通过以“网格设计”概念引出网格形态设计方法为理论基础，以在蓉城收集的城市文化在列车上的应用形式为实证基础，并充分考虑蓉城文化形象的识别性、传播性，分析城市文化运用于列车外观设计的三个层次，探索将网格形态设计方法引入城市列车外观造型设计的可行性，归纳出可循规律的设计程序，并應用该方法提出蓉城列车的创新设计方案，验证出网格形态设计不仅可以创新城市列车外观设计，通过城市轨道交通展现城市文化内涵，也有助于增强当地乘客的文化自信和归属感。

关键词： 网格形态设计；城轨列车；造型设计；蓉城文化；城市文化；轨道交通；非物质文化遗产

收稿日期： 2022-07-22

作者简介： 支锦亦，西南交通大学教授，博士生导师，主要从事工业设计方向的人才培养与科研实践工作，E-mail：1205402326@qq．com。苏 星，西南交通大学设计艺术学院硕士研究生，主要从事列车地域性设计研究。

一、引言

随着区域经济和城市群的发展，城市轨道交通已逐步成为城市基础设施的重要组成部分，而列车外形的直观性使之也承担了展现传承城市文化的重任，因此将城市的独特文化有机融入列车外观设计成为主要探索方向之一。

国内针对城轨列车外观设计的文献主要集中于文化元素的提取与应用途径上。徐伯初等将文化元素的提取从物质、制度和精神三层面进行了探讨〔1〕；张静雅等以动态图形语言探索文化元素化的方法〔2〕；许雯雯从视觉设计角度分析列车展现文化的方式方法〔3〕；荣歆等将文化载体特征线通过形状文法推演设计出成都地铁创新造型〔4〕；刘新蕊等将文化的具象图案提取整合并应用于地铁外观涂装〔5〕；黄佳智等运用形态分析法将深圳多个文化元素结合应用于列车造型设计〔6〕。

通过以上文献研究与实际案例分析可知目前国内将文化与列车外观设计的融合还是存在局限性：一是文化设计多只从涂装或造型入手，二是列车中的城市文化设计浮于表面，无法充分代表城市形象特征，三是设计中融合的城市文化元素过少，或者因变形过度而失去本身韵味，而网格形态设计可以保证设计的一致性，通过转译、微调、合理规划使设计更具视觉美感、现代化特性，能促使城市文化在列车设计中得到充分展现、广泛传播、传承创新。基于此，本文探索将网格形态设计运用于城轨列车外观设计的可操作性、可行性，以期形成具有普适性创新设计方法，拓宽城轨列车外观造型的设计思路。

二、网格形态设计

网格形态设计是利用“网格”工具对各种视觉形象的形态进行分析提取、转译表达、合理规划的一种设计方法，以此形成赋有秩序感、理性、规则的集合体，使设计更具视觉美感、设计特性及传播价值。

“网格”是由平行或交叉的线条组合构成，常作为设计的辅助工具，用来提供基础框架或作为标准尺度，以此保证设计一致性。网格形态设计本质是以功能至上为核心探索秩序美，旨在将信息直观简洁地进行表达，而现代设计的关键词是理性、简洁、秩序化、功能至上，因此将网格形态设计用于设计时会赋予现代化意义。网格形态设计涉及到数理方面知识，尤其是划分网格时，这种独特性为其赋予了理性的标签，而理性结合秩序的观感会使人产生视觉和心理上的双重舒适感，引发视觉审美认同。国内设计师致力于将“网格”设计无限拓宽，使其不仅在平面设计，更是在建筑设计、城市布局、空间划分、图案创新等多领域中焕发生机。林丹以实际操作的维度探究了网格于当代期刊版式设计的应用与重要性〔7〕；韩巍探讨了网格在空间中转换、变异以及重构过程里的设计〔8〕；薛宁以网格骨式对图案设计进行了研究〔9〕；翟英东则将网格融入字体设计之中〔10〕；李金莉以网格改变传统图案的构图形式，并探讨了苗族图案现代化设计〔11〕。由此可知国内网格的应用逐渐多元，但依旧有限，如列车设计领域就很少涉及。

因此将网格形态设计引入城市列车外观设计中可将列车造型、涂装图案、标志等素材标准化、统一化，通过将设计元素合理组织结合，在展现我国城轨文化同时，还符合现代审美需求，具有现代化意义。

三、网格形态设计在蓉城列车外观设计中的探索

（一）城轨列车外观设计

（1）现状分析。城轨列车外观设计最重要的就是要能够体现一个城市的文化特色，以此统筹城轨交通的文化建设，培育文化特征鲜明、富有丰富内涵、展现时代特色的交通文化，从而促进我国轨道交通大发展、大繁荣。

随着国家的号召，我国对城轨列车外观设计的重视程度与日俱增，以蓉城为例，蓉城现有列车大多都会展现城市文化特色，但多数仅以列车涂装呈现，表现形式单一。通过以下案例可知能充分展现蓉城文化魅力的现有列车较少，多数现有列车只是将太阳神鸟图腾应用于列车涂装来体现金沙文化，而熊猫主题列车的文化表现相对就比较灵活，有的将熊猫形象转译后再应用于涂装，有的则是将之应用于列车造型设计中，而“三星堆”主题列车则是通过造型与涂装共同体现黄金面具的“纵目凤眼”（表1），两者相结合的形式能更好将列车设计与文化特色融合，但目前这种文化列车数量较少。

（2）设计思路总结。通过对文献资料和案例的分析可总结出城轨列车外观设计的三个设计思路：一是提炼城市文化元素的轮廓特征，再变形应用于列车外观的造型设计中；二是提炼城市文化元素的图案纹样及整体构图，再进行转译创新后应用于列车外观涂装中；三是提炼城市文化元素的色彩，搭配应用于列车外观涂装中。

文化元素需要创新设计才能与时俱进，与城轨列车外观设计结合才能更广泛弘扬文化特色，因此本文以城轨列车外观为研究对象，运用网格形态设计指导文化元素的提炼转译并进行创新设计，为城轨列车外观设计提供新方法。

（二）蓉城文化在网格形态设计下的提炼转译

由以上分析可知，城轨列车外观设计运用网格形态设计的整体设计流程分为以下几点：一是整理归纳城市文化主要载体，筛选运用于设计的代表形象，二是运用网格系统对其造型轮廓、图案纹样和整体构图提炼分析，三是基于网格形态设计，结合设计师自身审美进行拉伸、旋转、简化和对称、叠加、重复、抽离等基本形式法则转译图形，形成城市文化设计元素库，四是合理排布、整理设计元素，将之与列车外观设计结合形成最终设计实践，具体步骤见图1。

（1）蓉城文化与代表形象的选取。

蓉城积累沉淀了丰厚的非物质文化遗产、自然文化造物、历史文化古迹等多元丰富的地域文化象征，其中非物质文化遗产有300余项：中国四大名绣之首——色彩明快而又细腻平整的蜀绣闻名中外，成都另一大特色是川剧，甚至被称为戏剧之乡，除此之外日常生活的茶文化、川菜和小吃也是蓉城文化的象征，这些非物质文化是构建天府之国的基石。蓉城的自然资源丰富，主要体现在濒危的野生动物大熊猫与“晓看红湿处，花重锦官城”的芙蓉花。蓉城也有着很多历史文化古迹，其中最著名的有杜甫草堂、宽窄巷子、金沙遗址，充分彰显出蓉城的强大生命力和深厚文化质感。经调研分析、综合考虑，金沙遗址、熊猫、芙蓉花都是蓉城最富盛名的文化代表，其中芙蓉花作为蓉城之名的来源在城市轨道上的应用却几乎没有，金沙遗址的应用也相对偏少，两者在城轨列车外观造型设计上的应用空间对比熊猫都更为广泛，因此可选取金沙遗址和芙蓉花作为列车外观造型的灵感来源，进行创新设计。

（2）蓉城文化代表形象的提炼。

金沙遗址文化再现了蜀国起源、发展、衰亡时期的文化传承，由于三星堆新发掘的金面具残片导致金沙遗址文化也再次成为热点话题。金沙遗址文化主要反映在出土的黄金面具、玉器、象牙、青铜人像、陶器等，见表2。

通过观察可知金沙遗址文化载体构图大多符合轴对称或中心对称规则，部分属于不规则构图，将之置于网格系统提炼轮廓特征线条，依据构图将提炼分为三种模式：轴对称提炼、中心对称提炼和不规则提炼。

轴对称提炼具体过程分为以下步骤：一是将之放置于网格中，确定中心轴；二是选取较规整的一边开始在网格里定点，定点符合网格大小（最小为半格）；三是用顺畅线条连接定点，提炼出一半轮廓；四是根据构图规则将图形形态完整提炼；五是保持图形所占网格面积一致的前提条件下进行调整优化。商周金面具提炼轮廓见图2。

中心对称提炼步骤与轴对称提炼相似：一是确定中点，二是明确对称形状并定点连线，三是根据构图规则提炼图形，四是优化提炼形态。不规则提炼的步骤为直接定点后连线完成提炼。若干金沙遗址文化载体提炼的轮廓见图3。

芙蓉花是蓉城的市花，也称木芙蓉，经过长期栽培已形成了不同品种，但本处采用最初木芙蓉作为参考，根据资料收集，并直接提炼大体轮廓线条，对其形态进行分析（图4），得知木芙蓉通常花瓣裂片为五，花瓣形状似扇圆形，整体花的形状呈圆形，花瓣相互重叠，前一瓣叠在后一瓣上，色彩由外向内转深，一般为白色、淡红色、深红色等。总结出其构图规则为中心对称，旋转角大概为72°，对称图形前一个叠在后一个上。

（3）蓉城文化代表形象的转译

考虑到列车构造的限制选用商周金色面具作为列车造型设计的参考，商周金色面具也是金沙文化最具代表的文物之一。以商周金色面具提炼的轮廓线为最初形状标执行转译过程得到最终图形形态，列车前脸造型推演步骤见图5。

首先，依据列车各部位的分工将商周金面具进行分割，拆解成列车车灯部位、结构线、前脸部位三种模块的图形，随后依据划分模块分别将图形在适合大小的基础方形网格中组合并开始进行转译操作，转译结束后再将三者组合共同构成两列车整体造型。

列车车灯部位模块转译操作：以定点A将两图形结合，通过整体及局部拉伸、旋转移动使图形线条端点尽可能重叠，形成似凤眼形状的图形；用圆滑流畅的曲线代替原始曲线，并使两者弧度最大程度上贴合；由于图形下方面积占比较大，不够美观进行调整，将下方面积移到上方，此外放大代表车灯图形，保证灯源充分；为体现出商周金面具的眼部特点，进行定点连线，使列车车灯部位有一定的凹凸空间感。另外，可通过车灯造型侧面图推出正面图。

列车前脸部位模块转译操作：考虑到列车前脸构造，先将金面具的两个图形进行初步简化，将相近线条合并，由繁化简，再将两者以定点C结合，形成转译初步图形；通过已知定点的连接，测算比例确定新的定点，根据新的定点以及列车构造以圆滑顺畅线条勾勒出新图形，并部分做圆角处理，抽离多余线条，推演出最终列车前脸造型。

列车部分结构线转译操作：为体现金面具特点，将眉毛部位作为列车结构线一部分，将两图形以定点B结合，确定组合图形轮廓的主要定点，用圆滑流畅线条连接，使曲线的弧度最大程度上贴合；将偏大的下方图形中提取一部分填补于中间空缺处，最终抽离多余线条进行整理，形成最终列车结构线。

将以上三部分转译完成的造型图形在网格中以列车部位的合适定位进行组合，将多余的线条抽离，最终形成完整的列车前脸造型。

另外其余金沙遗址的文化载体也通过网格形态设计和金沙构图与芙蓉花构图原则转译为列车造型与涂装的设计元素，具体过程见图6。

列车车窗造型转译过程：将图形进行拉伸，形成基本符合列车车窗构造的图形；取主要定点并以直线与圆滑曲线连接，形成列车车窗外轮廓；将中间椭圆在外轮廓限制内，以同一圆心进行缩放操作，使其尽可能大，代表列车车窗玻璃部位；最后整理抽离线条，形成列车车窗最终造型。

涂装图案转译过程：图形定点，确保主要造型；定点连线，尽可能贴合原图形線条弧度位置，保证文化图案的传承性；整理线条，采取置换、抽离等操作，形成涂装图案的最终造型。

四、基于网格形态设计的蓉城列车设计实践

由构图原则推出五边形与圆形相结合，得到体现设计师审美的几何网格模板，将设计元素置于网格模板里进行排布（图7），最终结合文化色彩搭配形成城市文化运用于列车外观设计的现代性设计方案，运用于列车涂装中，见图8。

通過三维建模软件Rhino6中进行建模，根据列车自身构造适当进行细节调整，最终渲染并运用Photoshop制作效果图，见图9。

五、结语

我国城市轨道交通随着轨道交通大发展、大繁荣已成为城市建设的重要领域，而将城轨列车外观作为传播城市文化的重要载体，其外观设计与城市文化深度融合的研究对城市文化建设与发展具有重要的实际创新意义。本文通过对“网格设计”概念引出的网格形态设计方法，结合蓉城文化与城市轨道结合的实际案例，分析出城市文化运用于列车外观设计的三个层次，提出了一种基于网格形态设计的城市列车外观设计方法，有效形成蓉城文化融入列车外观之中的创新方案，形成具有普适性创新设计方法，并总结出整体设计流程，拓宽城轨列车外观造型的设计思路，促使城市文化在列车设计中得到充分展现、广泛传播、传承创新。

参考文献：〔1〕

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.

〔2〕张静雅，蒋友燏.基于场景原型的地域文化元素动态特征提取〔J〕.包装工程，2016，37（4）：10-13，17.

〔3〕许雯雯.基于成都地域文化的地铁列车视觉设计研究〔J〕.美术教育研究，2021，（1）：82-84.

〔4〕荣 歆，董石羽，肖江浩.基于形状文法与地域文化的地铁车辆外观造型设计〔J〕.包装工程，2020，41（16）：230-235.

〔5〕刘新蕊，董石羽，肖江浩.地域文化符号在轨道车辆涂装中的设计应用——以成都地铁为例〔J〕.设计，2020，33（6）：149-151.

〔6〕黄佳智，董石羽.基于形态分析法的地铁车辆外观造型的地域性设计研究〔J〕.设计，2020，33（1）：11-13.

〔7〕林 丹.网格系统在当代期刊版式中的应用〔D〕.杭州：杭州师范大学，2019.

〔8〕韩 巍.转换·变异·重构——网格建构在空间设计生成中的方法研究〔J〕.创意与设计，2019，（4）：22-26.

〔9〕薛 宁.网格骨式图案生成方法研究——以Marian Bantjes图案设计作品为例〔J〕.苏州工艺美术职业技术学院学报，2018，（4）：21-24.

〔10〕翟英东.基于网格构成的字体设计研究〔D〕.北京印刷学院，2016.

〔11〕李金莉.基于网格系统的装饰图案设计方法研究〔D〕.兰州大学，2021.

A Research on Urban Rail Train Appearance

Design Based On Graphic Grid Translation

ZHI Jinyi， SU Xing

Abstract： Objective The work aims to study and explore the introduction of “grid method” in the design of train appearance， so as to create a train with urban cultural characteristics. Methods Firstly， the theory and application of grid shape design are introduced with the concept of “grid”， and its significance in the field of design is summarized; secondly， taking Chengdu as an example， analyzing the three levels of urban culture applied to train appearance design， introduces the grid shape design method into the appearance design of urban rail trains， and summarizes the design procedures that can follow the law; finally， an innovative design scheme of Chengdu train is proposed by using this method to verify the feasibility of the method. Conclusion The grid shape design can be applied to the appearance design of urban trains， which is helpful to enhance the cultural confidence and sense of belonging of passengers.

Key words： grid shape design; urban rail train; modeling design; Chengdu Culture; urban culture; rail transit; intangible cultural heritage