仿生概念设计在中国高速列车造型设计中的应用

摘要：本文从中国高速列车的发展背景出发，阐述了仿生设计的概念，分析了仿生符号在中国高速列车设计中的应用及其对中国高速列车造型设计的指导作用。中国高速列车在外观造型方面缺乏自主品牌意识和民族特色，基于仿生概念从中国固有生物种群的角度进行深层次的挖掘，在仿生设计的基础上，探索人们的心理诉求及民族特色，试图将具有识别性的中国元素应用于中国特色的高速列车造型设计中。

关键词：仿生概念设计 高速列车造型设计 中国特色

中图分类号：U292.91+4 文献标示码：A 文章编号：1003―0069（2014）09―0057―02

1 引言

中国高速铁路的建设始于1999年所兴建的秦沈客运专线。经过10多年的高速铁路建设和对既有铁路的高速化改造，中国目前已经拥有全世界最大规模以及最高运营速度的高速铁路网。然而，在高速发展的铁路网背后，自主设计的列车造型与国外相比还有很大的差距。主要表现在缺少中国设计特色、缺少明显的造型差异化特征、高速列车造型语意上缺乏连续性、长期模仿国外车型，这些不足已成为民族高速列车发展的软肋。

为了汲取设计灵感，发掘有利于抚慰人们心灵的自然元素，国外的高速列车在造型设计上大量应用仿生设计，其最大的益处在于符合空气动力学。我国高速列车设计在未来应具有自身独特的特点，特别是在外观造型设计上应具有中国传统文脉的识别性。这就要求我们在设计过程中，在仿生设计的基础上，对中国固有生物种群进行深层次的挖掘，不仅具有中国特色，更应符合高速列车对空气动力学的需求。

2 仿生设计的概述

2.1 仿生设计的概念

仿生学是上世纪中期出现的一门新型边缘学科，是人类通过模仿生物的结构、功能等借助模仿对象的形态特征对其进行分析、归纳，实现某种目的或者是解决某种问题，不仅在功能上，更是精神上追求人与物、人与自然、物与自然的和谐共生。归根到底，仿生设计实质上是一种人造物的过程。

2.2 仿生的形式

德国著名大师声吉，科拉尼曾说：“设计的基础应来自诞生于大自然的生命所呈现的真理之中。”这句话道出了大自然中蕴含了无尽的设计机遇，归纳当代工业设计中的仿生，其主要表现在以下几个方面。

（1）形态的仿生，可分为具象仿生和抽象仿生，主要是研究生物体和自然界的其他物质存在的外部形态及其象征寓意，并通过相应的艺术处理手法将之应用于设计之中。

（2）功能的仿生，主要研究生物体和自然界物质存在的功能原理，并用这些原理去改进现有或建造新的技术体系，以促进产品的更新换代活新产品的开发。

（3）结构与材料的仿生，主要研究生物体和自然界物质存在的内部结构原理在设计中的应用问题。

（4）界面的仿生，可分为功能性界面仿生和情感性界面仿生，既服从自然界的个体表现形式，又服从自然界的总体生存理念的仿生设计。

3 高速列车仿生概念认知

高速列车在一定程度上代表了企业的形象、地区的形象甚至国家的形象，如同日本的高速列车飞驰在富士山下的画面已经成为日本新干线的代表。

随着中国经济高速发展，21世纪是设计的世纪，民族的才是世界的，探寻传统设计文脉，发掘利于抚慰人们心灵的自然元素，无疑是一种有效的设计探索手段。

设计也是人的精神性活动，是人运用符号创造文化的一种过程（仿生符号在高速列车造型设计中的应用），具有中国特色的仿生符号的应用有利于解决我国高速列车造型语意不明确的弊端，同时能够在设计活动中倾注国人的情感与精神，特别是在当代设计对精神性传达越来越重视的前提下，将仿生设计符号与中国传统文化结合应用于高速列车的造型设计中有利于构建具有中国特色的高速列车造型设计语言。

中华文化源远流长，在历史长河中，在自然选择及适者生存的规律下，一批与众不同具有中国特色的生物种群适应了我国特有的环境，并在复杂的环境中生存了下来。这些生物经过大自然的“选择”，具有很多独特的形态或结构，特别是本土特有物种，对我国的高速列车造型设计研究具有重要的指导意义。

自然界的生物可分为水、陆、空三种，在高速列车造型原型设计中可以以此为依据，分析它们的结构、特点及空气动力学优劣等，通过对比在高速列车的造型设计中寻找最优选择。

4 高速列车仿生设计案例

4.1 设计定位

此次设计中根据项目的具体要求和委托方的建议，开展具有中国民族特色的高速列车造型设计，设计中着重考虑高速列车造型中形态的语义和寓意，选择具有中国本土化特征的仿生元素，开展具有中国特色识别性的高速列车造型设计。

4.2 设计程序与方法

在制定设计程序和方法时主要从以下几个角度进行考虑，全面了解高速列车的发展历程和市场现状。分析高速列车的发展趋势注重系统性，分析掌握高速列车的性能、结构、造型、涂装及先进技术，有效地实现和拓展中国文化，借鉴先进经验和先进技术，大胆尝试高速列车设计的新概念，打造行业地域领先地位，强化自主知识产权，树立国家形象，注重创造性。

4.3 国内外高速列车对比分析

通过分析日本、德国、法国现有高速列车的特点，及其不足，结合我国高速列车的基本情况和详细参数，与日本、德国、法国高速列车对比，总结国外高速列车造型设计对我国的借鉴意义，进而提炼出设计点。

4.4 选取仿生对象及可行性分析

基于高速列车调研及仿生设计理论资料总结，首先利用发散性思维想象与高速列车有某种象征关联的自然物。从空气动力学考虑，水生动物在水中行动时比空气中行动的动物会遇到更大的阻力，然而，很多水生动物的游速都较快，相比大部分飞行与陆行动物更快。

水生动物不仅需要克服水的阻力，而且必须躲避天敌的攻击进而才能在水中生存下来，为此大多数水生动物都具有光滑圆润的外表，在高速列车空气动力学方面具有深远的借鉴意义。因此可以以水生动物为原型进行高速列车的仿生概念设计。

我国特有的水生动物有中华鲟、白鳍豚、扬子鳄、鳄蜥、大鲵（娃娃鱼）、白鲟等，其中大鲵（娃娃鱼）号称华夏文明的活化石，能够体现中华民族厚蓄、博发的特点，具有很强的民族符号特征。

综上所述运用中国本土水生动物大鲵（娃娃鱼）为例进行高速列车造型设计符合仿生概念要求、中国民族符号识别性及象征性意义、空气动力学的可行性要求。

4.5 特征元素提取及整车造型设计

以大鲵（娃娃鱼）为例对中国特有动物进行造型元素提取及设计。它具有的形态特征有：扁圆的额、阔大的嘴、内收的腮、粗平的身，在形态上憨态可掬、巧捷万端。精神品格有：忍辱负重、能伸能屈、舐犊情深。文化寓意有：添福加喜、松柏之寿、源远流长、活化石、名贵中药等。

通过对大鲵（娃娃鱼）的形态特征、精神品格、文化寓意进行归纳分析，基于仿生概念进行具有中国特色的整车造型的设计。

通过对“娃娃鱼”的造型分析，提取“娃娃鱼”前脸的造型元素进行创意设计，车头如大鲵高额般机灵，车身如大鲵扁身般流畅，突出巧捷万端的灵敏态势，体现厚蓄博发的大将之风范，列车整体造型简洁大气，给人以亲近感。

造型上新颖、个性突出，充分利用益线在空间内的线型变化进行车体造型设计，以形式语言突出中国高速列车造型特征。涂装上用具有较好识别性的白、中性灰色系为基色，局部辅以中国红、科技蓝，用以强化中国列车形象。文化上将精神文化内涵融入列车形象的系统设计中，致力打造具有中国文化特征和国际化风范的新型列车形象。

在后期的空气阻力系数计算中，阻力系数为0.113，因其造型简洁流畅，用作高速列车车体的设计，具有良好的空气阻力系数，说明大鲵的形态适宜作为车体设计的灵感来源。

5 结束语

仿生设计在高速列车造型设计领域的应用，极大地满足了感性时代的人们渴望回归自然的迫切需求和对列车产品的情感化需求，同时也极大地拓展了高速列车产品造型的设计思路。从中国特有的生物种群中提取物种的造型特征，有利于加快中国高速列车设计并形成自身特色，对创造并打造中国本土、自主品牌文化具有重要意义。