一种绿色便捷的个人代步工具的设计

姜海涛 张世豪 刘鑫磊 冯颖

摘 要：对代步工具的发展历程进行了回顾，综述了现有代步工具的种类和特点。论述了在当今交通工具多样化的时代，代步工具设计中应遵循的主要原则。在此基础上，介绍了一款绿色便捷的个人代步工具的设计方案，以安全、便捷、节能环保为主要特色，同时兼具健身功能和娱乐性。

关键词：代步工具；产品设计；环保节能

中图分类号：TB472 文献标识码：A

1 代步工具的发展过程及现状

衣食住行是人类日常生活的基本内容。最初的“行走”是原始人类的基本技能，但是随着生产力的发展和人类智力水平的提高，人们对移动速度缓慢、体力消耗较大的步行不再满足，一直在探索解放劳动力的便捷方式，各种形式的代步工具应运而生。最早的出行代步方式是在人类能制造工具和驯服动物之后，出现了以马、马车等畜力代替人力的工具；对于不适宜畜力行走的地区，人们发明了轿子和滑竿；在水路交通方面，人类在几千年前就能够制造筏和独木舟，继而出现了木板船、帆船、轮船等。二百多年前，人类社会发展到“半机械化时代”，自行车这种轻便灵活、简单实用的代步工具风靡全世界，一直沿用至今。蒸汽机的发明和应用，为人类带来了火车和汽船，使代步工具的速度有了显著提高，也奠定了现代交通工具的基础，而如今大规模发展的汽车产业已成为现代社会代步工具的主流[ 1，2 ]。

代步工具按照其动力提供方式可分为燃油（气）驱动型、电力驱动型以及非能耗型。

燃油（气）驱动型代步工具以汽车为典型代表，还包括飞机、摩托车、拖拉机等，这类交通工具以其速度快、载运量大、快捷方便等特点成为现代社会客运、货运的主要方式，但是与之接踵而来的是能源危机、大气污染、环境持续恶化、全球气温上升、城市扩张、交通拥堵、停车困难等一系列迫切需要解决的问题，因此以燃油（气）为动力供应的个人代步工具并不值得提倡。

以电力为动力的代步工具近几年来发展迅速，尤其在个人代步方面，各种电动摩托车、电动自行车、电动三轮车、电动滑板车、助力车等如雨后春笋，层出不穷。和汽车相比，电动车不需要消耗石油能源，能量利用率高，速度快，占地小，停放方便，在能源日益紧张交通越来越拥堵的情况下，电动车的优势不言自明[ 3 ]。但电动车每1～2天就需要进行充电，虽然费用不高但是操作麻烦；车用电池组1～2年需要进行更换，电池中含有的铅等重金属在处理过程中会对环境造成较严重的污染。

另外一类非能耗型代步工具与自行车类似，即不需要额外消耗能源，只依靠人力驱动，与传统的自行车相比，这类代步工具体积更小，材质更轻，操作灵活，携带方便，外观和造型上更美观炫目，使用时更具备趣味性，价格更低廉，是短途个人代步的理想工具，包括市场上热销的各种轮滑鞋、滑板、活力板、滑板车等。

2 代步工具设计的主要原则

2.1 安全

安全性是对代步工具的基本要求，在设计时一方面要考虑将车轮悬架、制动和转向的性能达到最好的程度，提高工具行驶时的稳定性和舒适性；另一方面要考虑一旦发生事故时，能有专门的防范措施帮助驾驶者实现自我保护。当然，安全性还包括避免给经常驾驶人员带来身体疲惫、交通噪音、空气污染等身心损害。

2.2 便捷

停车位的稀缺已经让许多有车一族为寻找停车位浪费了很多时间也伤透了脑筋，可随身携带的代步工具成为一种不错的选择，交通工具小型化成为其得以推广普及的必要条件。设计时要考虑尽量让代步车体积小、质量轻、可拆卸、可折叠，轻松带入公寓或公司，塞进储物柜。这种便捷性在未来的需求当中会越来越受到使用者的关注。

2.3 简约

随着社会的进步，人们的生活节奏日益加快，这就要求日常生活和工作中的产品简洁明快、易于操作。因此在代步工具设计时要避免繁杂的外形和功能以及花里胡哨的装饰，要做到主体突出，设计要素明了，选用材质充分考虑环保要求，一种外观简约、功能简约、结构简约、操作简约的设计必将成为现代消费者所喜爱的产品[ 4 ]。

2.4 美观

现代社会人们在关注产品实用功能的同时，产生了更多的审美需求。代步工具的设计在外观上要注重形态、色彩、材质这三个方面，同时也要使产品的形式美体现出设计的人性化关怀，遵循可持续发展等设计观念，做到内在美和外在美的完整统一。

2.5 绿色

“绿色设计”就是保护自然生态环境，在产品设计中尽可能的减少对环境和资源的影响，主要可以考虑以下三个方面：不耗费能源或提高能源的利用率；在使用过程中不会造成废气、噪声等污染；产品报废时尽可能的产生再利用的价值[ 5 ]。

3 一种绿色便捷的个人代步工具的设计

根据上述原则，参考市场上已有的产品，设计了一种新型的个人代步小车，其结构如图1所示。

由图可知，本代步小车是在普通滑板车基础上进行改造完成的，其主要结构及功能如下。

3.1 弹性框架结构

代步小车板面下方连接的是弹性框架结构，该框架是支撑板面以及安装车轮的主体支架，分别位于小车的前后位置，其上部与板面固连，下部通过两根轴分别安装前后车轮。

后部框架的截面为倒三角形，并在板面下方安装有加固板，主要目的是增加框架的刚性和稳定性，使其可以承受驾驶人员的重量。该框架的主要特点是在其立杆上装有弹簧装置，并且两立杆之间有铰接的横梁，这些结构使框架在具有足够刚性的同时又具备一定的弹性，这种弹性可以吸收颠簸路面造成的震动，增加行驶过程中的稳定性和舒适性。

另外，在后部的横梁上安装有刹车装置，想减速时，驾驶人可将人体重心向后方移动，人体重力使铰接的横梁产生一定的变形，从而带动刹车装置接触地面，增大摩擦力，达到减速刹车的目的。

3.2 动力装置

本设计以人力为驱动力，不消耗能源，不产生噪声和污染，贯彻了节能环保的绿色设计理念。动力装置位于小车的中部，由脚踏板、助力轮、主动轮、从动轮等部件组成。工作时，驾驶人用一只脚踩动踏板，踏板下方的连杆会驱动助力轮转动，助力轮的作用是增加转动惯量，使踏板及连杆运行到低位后可在惯性的作用下回复到原来位置。

助力轮通过转轴带动与其并列安装且直径相等的主动轮转动，主动轮通过链条带动后轮横轴上的小从动轮转动，小从动轮通过轴带动两后轮转动，从而实现后轮驱动的运动方式。这种驱动方式具有动力强劲的特点，适于坡路驾驶。

3.3 转向装置

转向装置位于小车前部，在前部板面上开孔，安装驱动转盘，转盘下方通过竖轴与支架相连，支架与前轮轴相连。工作时，驾驶人可用一只脚转动转盘，带动竖轴旋转，从而使支架及前轮轴发生偏转，从而达到转向的目的。驱动转盘的旋转范围由定位装置限定，可避免由于偏转角度过大而造成的倾倒等问题。

本代步小车体积小，质量轻，方便携带，在设计过程中充分考虑了节能环保、安全性、舒适性、便于操作、价格低廉等多方面因素，在代步的同时又兼具健身功能和娱乐性，是短途代步的理想选择。

参考文献：

[1] 卢静.城市居民代步工具之可用性设计研究[J].艺术与设计，2007，10：133-135.

[2] 马贤君，周晓江.个性化设计在小型电动代步工具中的应用探索[J].科协论坛，2013，5：105-106.

[3] 王毅，刘玉连，贾博.轻型电动代步工具的情趣化设计[J].包装工程，2012，33（8）：44-48.

[4] 卢静.中国城市化背景下城市居民代步工具的设计研究[D].河北工业大学，2007，12.

[5] 莫家聘.绿色代步工具的可行性设计研究[J].美术教育研究，2014（3）：102-103.