高校校园电动自行车共享充电桩分析与优化设计

刘彦如 孙语晨 魏曼婷

摘要：文章针对高校校园电动自行车充电混乱的现状，对现有共享电动充电桩进行改良设计，使其更加符合高校校园环境的特定使用需求。将现场调查与线上调研相结合，获取相关数据。同时结合高校校园环境，以人机工程学设计理论为依据，设计并建立三维充电桩模型，得到一种适用于高校校园的电动自行车充电桩三维设计方案。运用上述方法能够有效设计出满足高校校园使用需求的电动自行车充电桩。

关键词：充电桩;高校校园;设计

中图分类号：TB472

文献标识码：A

文章编码：1672—7053（2019）05—0069—02

Abstract：Based on the chaotic charging situation of e-bike in university campus， the existing shared charging piles were improved and designed to better meet the special needs of the university campus. By using the methods of on-site investigation and on-line investigation， obtained and analyzed the previous data. Based on the theory of ergonomics design， this paper combines the specific environment. After three-dimensional modeling， the physical model is made to verify the design results.A 3d design scheme for charging piles of electric bicycles is presented. Using the above methods can effectively design an electric bicycle charging pile that meets the needs of the university campus.

Key Words：Charging pile; University campus; Design

随着共享电动自行车的出现与发展，作为共享电动自行车的衍生产品，电动自行车共享充电桩的需求量也随之增加。2014年郑州市就发布了《关于在住宅小区建设电动自行车充电库（棚）的通知》[1]，并指出要增加电动自行车充电库（棚），同时杜绝私接乱拉现象。电动自行车是高校学生平时出行的重要交通工具之一，设计一款适合高校校园环境，解决充电电缆私拉乱接、电动车乱停乱放现象的电动自行车共享充电桩，能够有效推进校园安全和美化建设。电动车包含电动自行车和电动汽车，因电动自行车共享充电桩品牌较杂，所以本篇论文调研对象包含电动汽车共享充电桩。

1 调研与分析

1.1 充电桩调研与分析

1.1.1 现有充电桩类型

通过对成都市多个小区和公共场所现场调研后发现，充电桩的形式可分为“一对一式”、“一对多式”和“插排式”三类，其颜色主要有简约色和多彩纯色，如图1所示。

1.1.2 现有充电桩界面分析

通过调研得出，现有充电桩存在以下问题：（1）交互界面的较少，传统按键的较多，交互性差;（2）在误操作后，不能及时返回;（3）现有售电模式主要有刷卡式和投币式[2]，大多不支持扫码支付;（4）在光线不好的环境下，不易发现充电桩。

1.2 用户调研与分析

1.2.1 用户使用体验调查研究概述

通过实地问卷调查和网络问卷调查的方式，一共收集200份用户对充电桩的使用体验问卷。针对现有充电桩的造型满意程度、功能需求程度、不足和对未来充电桩的理想充电时长、期待体验等方面进行数据收集、录入、筛选、整理，得出的数据如表1：

1.2.2 问卷分析

用户对现有充电桩造型满意程度低，主要原因是操作繁瑣和造型呆板，除此之外，数量较少和充电效率低下也是其原因之一。大多数用户的理想充电时长是≤30分钟，少部分是≤60分钟和≤15分钟。所以充电桩设计时要考虑使用方式的人性化、操作简单化、绿色节能化与充电效率等因素。图2结果表明：对于交互界面不论满意与否，多数用户认为界面中应该加入电量、费用、充电时间等信息，而本地时间、温度等信息却不看重。图3结果表明：无论是否使用过充电桩，多数用户都认为充电时间在≤30分钟比较合适。

2 理论分析

2.1 电动自行车共享充电桩概念

电动自行车共享充电桩应放置在小区、医院、商场等公共环境内，根据不同电压等级为各种型号的电动自行车充电。用户可自主选择充电电量或时长，以投币、扫码支付、指定充电卡等付费方式完成充电交易。同时，电动自行车共享充电桩应提供充电时长、充电费用及充电电量等主要数据信息。

2.2 设计理念

用户体验是电动自行车共享充电桩设计中重要的设计参考依据，用户研究是电动自行车共享充电桩设计流程中不可缺少的环节。将用户的产品功能需求、心理需求、使用目标和生理需求与设计原则相匹配，后续解决方案更加注重用户体验[3]。在适应高校校园环境的基础上针对现有电动自行车共享充电桩功能结构的不足，解决实际问题并实现产品的实用性，注重考虑防护功能、交互体验及整体规划。

3 优化设计

3.1 人机优化设计

3.1.1 电动自行车共享充电桩人机尺寸

根据GB10000——1998我国成年人人体尺寸国家标准中的人体立姿尺寸[4]，我们认为电动自行车共享充电桩整体高度范围“在1247毫米——1357毫米”之间，操作平台至地面高度在“1023毫米——1067毫米”之间，符合其人体工学设计标准。

3.1.2 电动自行车共享充电桩人机操作界面

初始界面：随意点击初始界面，直接進入电动自行车共享充电桩的选择插头的界面，选择1插口、2插口或3插口充电并选择充电模式，如需返回点击右下角返回键，即可退出界面。

选择计费方式界面：按确认键后进入下级选择计费方式界面，根据需求选择充电模式为按时间、按金额、按电量，点击右下角返回键即可退出界面，返回上级界面，选择左下角的退出按键退出此界面。同时，界面弹出小窗口提示用户连接充电插头，以确保充电安全，如果已正确连接则直接进入支付方式界面，否则将会跳出提醒界面，进行连接检查提醒。

充电模式界面：按时间充电计费选项分别是15分钟、30分钟、60分钟;按金额充电计费选项分别是1元、3元、5元;按电量充电计费界面，车主根据自身需求输入充电电量即可，以千瓦时为单位，进行充电电量的输入及操作。

支付信息确认界面：点击确认键进入支付信息确认界面，界面信息包括此次充电消费金额、充电量和时间等，车主确认后进入下一界面，发生错误可以直接选择退出充电。

付款界面：确认键进入付款界面，用户可选择刷一卡通、支付宝扫码或微信扫码支付选项，进行支付。

3.2 外观优化设计

（1）造型：简约、大气、实用、雅观，方圆有机结合;（2）色彩：提取西南交通大学校徽的主要颜色（白、蓝）;（3）材料：充电桩壳体、电子屏幕及组件上使用不锈钢材料，显示与刷卡区使用PC材料，拥有经受重压、自熄、阻燃等优点。

3.3 功能优化设计

（1）触摸屏为彩色LED屏，具有充电信息、充电状态、消费金额、实时界面显示功能，同时具有语音提示和红外探测功能;内置音箱系统，拥有广播和报警提示功能;（2）拥有可用于夜间照明的灯带，便于夜间充电;（3）采用校园一卡通和微信、支付宝扫码支付;（4）充电桩具有较好的可收纳性，自动回弹外置电线以减少其暴露时间过长引起的快速老化问题，避免外置电线因老化或磨损划伤而引起漏电事故;（5）充电状态会有LED灯指示，可以远距离进行观察;（6）充电桩带有手机充电线，可以让急需充电但是没有携带充电线的同学进行充电。

3.4 排布优化设计

排布方式根据高校校园所规划的停车位置进行排布，在相应的非机动车停车区安装电动自行车共享充电桩。因本优化设计的电动自行车共享充电桩可以同时满足三辆电动自行车充电，所以两个电动自行车共享充电桩之间的距离为3500毫米，可停放三辆电动自行车。为避免资源浪费，在排布时留出一部分区域不安装电动自行车共享充电桩，留给无需充电的用户停放电动自行车。这样的排布方式可以有效地解决在校生充电电缆私拉乱接、电动自行车乱停乱放的现象。

4 结论

为解决高校校园内电动自行车充电乱象，设计出符合校园特定环境的电动自行车共享充电桩，本文在分析现有产品的前提下，在使用功能、功能排布、造型尺寸、交互界面和支付方式等方面进行讨论和优化。

本文系2018省级大学生创新创业训练计划（项目编号：2018090）。

参考文献

[1]郑州市公安局.关于在住宅小区建设电动自行车充电库（棚）的通告[N].2014.8.1（5）.

[2]张保增，李鹏，潘泽阳，等.一种电动自行车充电桩的设计[J].微型机与应用，2015，34（6）：29-31.

[3]蒋音恬.基于用户体验的电动自行车充电桩设计研究——以针对越南市场的创新设计为例[J].华东理工大学，2017（1）U491.225;TM910.6

[4]丁玉兰.人机工程学[M].北京：北京理工大学出版社，2017.

[5]王旭，齐向东.电动汽车智能充电桩的设计与研究[J].机电工程，2014，31（3）：393-396.

[6]李东东，邹思源，刘洋，等.共享模式下的充电桩引导与充电价格研究[J].电网技术，2017（12）：3971-3979.

[7]刘瑞，李涛，刘磊，等.社会化运营充电桩共享模式研究[J].通信电源技术，2017（5）：99-100.

[8]杨明朗，蔡克中.工业设计的未来之路——绿色设计[J].包装工程，2001，22（3）：22-25.