面向特殊人群的大型交通枢纽室内智能电动车设计

2020-07-14孙欣然彭雅婧张静黄奕翔

理论与创新 2020年9期

孙欣然彭雅婧张静黄奕翔

【摘要】随着时代的发展，越来越多的老年人群体选择外出，老年人旅游市场也在逐步兴起。但是在一些大型交通枢纽内，基础设施匮乏，针对老年人的相关服务匮乏。老年人在大型交通枢纽内部换乘时存在换乘距离过长、容易迷路等问题，针对这一现象，本文旨在研究出一款可帮助出行的老年人在大型交通枢纽内部方便快捷换乘的交通工具

【关键词】老年人;大型交通枢纽;智能化;电动车;出行

1.绪论

1.1概述

1.1.1背景概述

（1）人口老龄化。人口老龄化是贯穿我国21世纪的基本国情。

预计到2020年中国60岁及以上老年人口数量将达到2.55亿人;到2050年前后，我国老年人口数将达到峰值4.87亿，占总人口的34.9%。

（2）老年人出游数量增多。在庞大的出游群体中，老年游客成为重要力量。全国老龄委一项调査显示，目前每年我国每年老年人旅游人数已占到全国旅游总人数20%以上，成为仅次于中年旅游市场的第二大旅游市场。随着老年人群消费升级和补偿性消费需求的增加，老年人旅游市场将持续增长，预期可到达23%的市场增速，未来5年老年旅游市场将超7千亿元。

（3）老年群体消费观改变。据测算，2014-2050年，我国老年人口的消费潜力占GDP的比例将从8%左右增长到33%左右。2017年家庭月收入超过4，000元的老人已超过1.06亿元，其中1，600万老人的家庭月收入超过了10， 000元。

随着人口寿命的延长与消费水平的提升，新老年快速崛起。他们拥有更多财富和更开放的心态，对传统的老年消费观念产生巨大的冲击。

到2021年，老年人群在社交娱乐方面的消费将达到882亿元，年均增长比例为22%。在这样的发展趋势下，加上国内交通愈加便捷，未来老年人选择旅游作为娱乐活动的情况将更加常见，老年人出游将越来越多。

1.1.2 问题与机会分析

随着年龄的逐渐增加，人体的机能会逐步的退化。到了65岁以后，人的体能明显下降，而出行又是一项极耗体力的活动。许多老年人因为担心在出行的过程中体力不支而打消出行计划。把问题范围缩小到高铁站、机场等大型枢纽，老年人等特殊人群在下了地铁或者出租车后，需要前往另一个换乘区域去到达目的地。如何让老年人等特殊人群方便快捷的到达目的区域，这是老年人出行在交通枢纽内部最核心的诉求。主要问题有：

（1）老年人认知能力下降，大型交通枢纽内部导航标识众多，老年人等弱势群体分辨困难。

（2）老年人身体机能下降严重，而大型交通枢纽承载的功能多，建筑面积庞大，过长的换乘距离对老年人来说是一个挑战。

（3）老年人随身携带的行李众多，本已就行动不便的他们携带这些行李更加不便。

（4）老年人心理状况不稳定，大型交通枢纽内的客流量众多，易引起老年人群体的心理波动。

（5）老年人操作高科技产品较为困难，需要时间上手或者记住，大大影响了出行时的信息获取

（6）老年人倾向于使用自己生活环境的方言，在非本地的语境中沟通困难，难以求助

机会分析：

（1）现阶段我国交通设施基础服务还不完善，针对特殊群体的室内公共智能电动车領域基本为空白，产品面临的竞争压力较小。

（2）以老年人为主的目标群体数量大，出行需求频次高，可以形成稳定的用户数量。

（3）大型交通枢纽内部区域划分稳定，人群流向也趋于固定，可设计固定的路线，采用无人驾驶模式，减少人力和运营成本。

1.2研究目标与方法

1.2.1研究目标

依据前期的市场定位、相关产品分析、用户研究、场景分析等探讨设计的需求，并通过系统化的设计方法将需求点转化为产品的功能点。最后旨在设计研究出面向以老年人为主的特殊群体，能够在特定地点按照特点线路，将旅客及其物品快捷送达目的区域的智能电动车。

1.2.2研究方法

2.领域研究

2.1构成特征及技术原理分析

电动车的技术难题上主要有4方面的关键技术，分别是电池技术、发动机技术、整车技术以及能量管理技术。下面我们从原理上对电动车的以上四方面进行分析。

首先是电池的技术。众所周知，电池技术是否发展到一定程度，决定了汽车续航的距离、汽车的使用寿命以及车体造型的设计。而室内智能电动车的设计需要长时间在特定地点按照固定线路运行，同时大型交通枢纽乘客携带的物品普遍偏多，对电池的损耗也会进一步加大，所以一个体积小巧、续航能力强、使用寿命长的电池会大大增强产品的可用性。随着科技的进步，电池从原先的铅酸电池、镍镉电池发展到目前市场上使用最广泛的锂电池。比如特斯拉Model S采用的18650电池组，在充完一次电后可满载行驶500km，循环1000次充放电依然有着80%的电池容量。据科技媒体报道，特斯拉已研制出一种新型电池，在循环充放电10000次后，电池容量仍有94%的剩余。而在大型高铁站、机场等交通枢纽内部，产品一次行驶的距离多不超过3km，续航久的产品可以大大减少产品的维护成本。

其次是发动机技术。电动车采用的发动机有别于传统燃油汽车的电机。性能优异的电动机输出平滑、调整范围大、轻巧简便等特点。而且在人流量众多的交通枢纽，采用电动机会大大减少产生的噪音量。

再然后是电动汽车的整车技术。未来的电动车是一种高度智能化的产品，电动车本身也是一个高科技的产物。通过不断改进技术，深挖需求，会发现有些节能的方法比提高电池的存储容量还易于实现。首先电动车因为全新的技术架构会让车身的结构有一个全新的变化。不同于之前的内燃车型，汽车的完全电动化会让车身结构产生变化，电动驱动组件会让车体的内部空间有一个比较大的革新。当然，对于电动车而言，轻量化的设计也是十分重要。车身越清，车身给电池的承载力就会越小，同样的电池体积越小，车身允许携带的电池数量也就越多，电动车的行驶距离会有一个明显的增长。除此之外，轻量化的车体会让车辆的性能大大提高，加速度、敏捷性、制动时间都会有一个明显的提高。随着材料科技的发展，越来越多的轻量化同时兼具高强度的合成材料出现在市面上，像现在大量运用的碳纤维材质，比铝材质轻30%，比钢轻50%，但是却有着更好的强度。

最后是能量的管理技术。能量管理技术依托于现在的智能化技术，对电动车的电池模块和电动机进行一个合理地搭配。通过高速度的运算，来对电池的状况进行一个监测并反馈各种信息。能量管理技术的难点是依据产品的使用历史来对产品的电池用量以及使用时间进行一个预测。由于电池的电量输出是一个不断变化的过程，还有外界温度、天气潮湿等因素干扰，能量的管理技术必须依托于智能化的算法模型。

2.2同类型的竞品分析

2.2.1 Whill智能轮椅

2.2.1.1产品概述

Whill智能轮椅是由索尼和日产公司的工程师们共同研发完成。这一款智能轮椅从外观上已经大大摒弃传统轮椅的造型。产品采用大面积的块面造型而不是线条，增加了产品的亲切感和科技感。whill轮椅的体积小巧，宽约600mm，长约800mm。

特点：智能化、造型美观、可调节

2.2.1.2产品价值分析

（1）产品自身价值

①产品功能的多样化保证了产品的可用性。

②产品的独特性和功能多样化确定了产品自身的竞争优势。

③产品造型简约而富有科技感，同时给人以亲切感。

（2）产品对用户价值

①提高了生活方式选择的多样性。

②结构设计合理，可随身携带。

③功能多样，可完成多种生活动作。

（3）产品对行业价值

①改变了人们对于轮椅的传统认知。

②多功能轮椅的面世推动了行业的发展。

2.2.1.3产品优劣势分析

2.2.2 i-Road 智能代步车

2.2.2.1产品概述

随着城市化的逐步推进，交通拥堵问题变得愈发严重。为了缓解这个问题，丰田公司研制出了i-Road这款城市通用个人代步车。i-Road采用三轮模式，进一步压缩了车身体积。造型动感，独特。

特点：三轮、造型动感、开放式车门、单人

2.2.2.2 VRIO价值分析

价值性：产品可以帮助乘客完成在上下班高峰期间的快速移动，同时体积小巧，易于停车。

稀有性：产品概念新颖，市面上同类竞品少。

不可替代性：产品的三轮模式保证了产品的独特性。

组织性：产品各个部分被结合成一个整体，整体性好。

2.2.2.3产品优劣势分析

（1）优势

①产品的造型动感美观，容易吸引用户。

②三轮模式的设计可以让车体在小范围内完成转向，在拥挤的城市空间很实用。

③纯电驱动，绿色环保。

④产品已经量产。

（2）劣势

①产品的造型有别于普通车体，大众易于被吸引，却需要时间去接受。

②产品携带行李的空间较小。

③车身的安全性设计还不够。

3.用户研究

3.1目标群体分析

3.1.1目标群体概述

室内智能电动车的目标群体设定为以65-75岁的老年人群体为主，兼有孕妇，小孩、残障人士等特殊群体。因为目标群体的共同特征就是行为能力上存在缺失，所以用户研究以老年人为例展开。

65-75岁的老年人。这部分群体因为刚刚退休，退休后空闲的时光与之前的工作时间形成了强烈的反差，所以老年人群体对于外出旅游有比较强的意愿。所以这部分群体外出旅游时会形成一些共同的群体属性。

（1）在旅游时间的选择上，多选择4、5月和9、10月，这些时间段温度适宜，且不是旅游的高峰期。

（2）大部分老年人更倾向于选择慢旅游，传统的旅行团快节奏、停留时间短不适合老年人的生理特点。

（3）老年人多选择结伴出行，且老年人群体的组团具有一定的地域属性。他们喜欢和身边的类似群体一起结伴出行。根据数据调查显示，2到4人共同出行的占了63%，其次是5到6人，鲜有老年人群体选择单独出行。

（4）老年人群体对于价格因素比较敏感。虽然随着社会经济的进一步发展，老年人群体的消费观念已经有了明显的改变，但从小到大的生活环境决定了他们的生活方式不能有一个跨越式的改變。

3.1.2用户行为特征

身体机能随着年龄的逐渐加大，会出现有多方面的变化。下面从用户在高铁站行为流程分析用户行为的特征。

（1）目标群体在下了地铁后，因为人流量骤然增加，加之寻找出口、辨识方向等行为易对老年人的心理造成影响波动。

（2）老年人在坐扶梯的过程中，还需要携带行李，弯腰、支撑等动作完成苦难。

（3）老年人在区域换乘的过程中，心情急切，想要快速到达目的区域，但是身体的退化使得实际行动速度与预期不符，会加剧老年人的心理焦躁感。

（4）老年人在移动的过程中需要拖动行李，对于老年人的体力是一个考验。

（5）老年人拖动手拉箱移动中，行动不便的他们更易被绊倒。

（6）老年人到达指定购票区域后需要去辨识界面，这对于部分群体来说存在理解上的障碍。

（7）老年人在通过安检时需要弯腰放行李、拿行李等动作，对老年人的身体是一个考验。

（8）老年人在排队检票过程中因为拥挤常常是一个弱势群体，对于他们的人身安全是一个较大的考验。

3.1.3用户情绪和心理特征

65-75岁的选择出行的老年人群体绝大部分还是能够完成一些基本的生活行为。但是随着身体机能的逐渐衰退，老年人从大脑到四肢都有着退化的改变。主要表现在以下几个方面：

（1）反应迟缓。运动反应的原理是视觉、触觉等感官接受到外界给予信号后，立即将所产生的信号传递向中枢神经系统功能的神经。感觉的产生也就是由感觉神经为媒介的。然后再经过大脑皮层分析处理后，将信号反馈给运动系统，随之出现一系列动作。

老年人的感官系统在身体机能的逐渐退化后，会出现反应迟钝，传递信号的速度变慢或者信号强度变弱，表现在日常的生活动作中就是行走迟缓、不稳;抓持物体晃动;与人沟通的反应速度降低。这些都是显而易见的老年人退化表现。

（2）记忆力降低。人在70岁过后，记忆力会有一个明显的衰退。而记忆力的变化过程也有着他自己的特点。大致分为以下几类：①理解能力保持的尚可，但是固定的记忆能力大大降低。②对往事的回忆能力大大减弱。③回想起往事的速度变慢许多。④短时的记忆能力退化明显。

（3）思维能力衰退较慢老年人在熟悉的专业上思维能力保持的比较稳定。但由于反应的迟钝以及记忆力的降低，对抽象的概念认知能力下降严重。老年人的逻辑思考能力、创造发明能力会有一个较为明显的退步。所以老年人的思维常常呈现出不连贯流畅，灵活性不足的特点。

（4）行为上的改变老年人群体由于大脑思维量的减少，导致老年人在行为活动上变得保守、迟缓，这是一种本能的生存反应，将有限的精力放在生存活动上。而且年龄大了之后，身体机能下降、慢性疾病的折磨都会使的老年人感到躯体上的不适，进而产生抑郁、孤独的症状。

3.1.4用户消费观念研究

65-75岁的老年人群体多出生于上世纪50年代，从小到大被灌输的思想就是节俭生活。因为他们经历过那个最穷的时代，所以他们对于自我生活方式的坚持也比其他群体更为坚定。这批老年人群体内部也会分化成几个小支。一些老年人在经历过那个时代后，没有被贫穷所吓倒，反而是调整了自己的生活方式和理念。这部分群体多生长于城市之中，他们对通过信息获取的内容更多，途径也多样化，因而在退休之后，也有着自己的生活方式的坚持。他们没有因为退休就放弃了对生活品质的要求，反而是希望好好利用退休时间，去外面看一看，感受这个世界的变化，这部分老年人群体也是本研究的主要目标对象。

人群特征关键词提炼：

行动迟缓、体力下降、想要与外界产生联系、认知能力低、情绪波动。

3.2用户出行需求分析

不论是作为老年人群体还是普通的有出行需求的用户，对于出行需求都可以总结为速度快、价格低、体验好。而对于老年人群体来说，时间的重要性可以适度减弱，因为他们大多没有紧急出行的需求产生。但是价格和体验的重要性却是有了一定的增加。特别在各个出行方式的衔接段，体验好与坏会对用户的选择产生很大的影响。

下面将用户在衔接段的行为分为三类，分别是用户选择下一种出行方式、用户寻找并且到达下一种出行方式的出发点、以及处理选择出行方式的事情。

将需求做一个大致分类：

（1）快速到达需求

①快速到达候车、售票、检票等区域;

②对路程时间和距离有一个大概认知的需求;

③对出行方式的出发区域有一个大概位置的认知需求;

（2）信息获取需求

①出行方式的内容需求，如出行方式的种类、时间和耗时;

②对下一阶段行为的流程认知需求;

③对所需到达区域的介绍和告知需求;

④对于相关手续办理的介绍需求;

（3）物品运输需求

①移动行李物品的需求;

②移动行李物品过程中的便捷性需求;

③行李运输过程中的安全性需求;

（4）安全需求

①快速到达指定区域过程中的人身安全需求;

②正确到达目的区域的安全性需求;

（5）突发情况帮助需求

①遇上晚点、迟到等突发情况所需的帮助需求;

②票务改签、更改出行方式所提供的帮助性需求;

将需求总结，可归为四类，分别是快捷性、舒适性、安全性和信息性。

3.3用户模型构建

4.设计研究

4.1设计概念

4.2场景分析

4.2.1针对老年人特性的大型交通枢纽现状分析

对于绝大多数有出行需求的老年人来说，减少他们的步行距离是一个最重要的需求。大型交通樞纽的换乘问题主要体现在进出口密集，易给老年人造成困扰。各区域间的换乘距离过长，且缺乏针对性的辅助装置。导航系统标识繁多且雷同，指示不醒目。下面以南京南站为例，具体分析场景。

南京南站介绍：

南京南站是中国铁路客运特等站、华东地区最大的交通枢纽，连接八条高等级铁路的国家铁道枢纽站，南京南站占地近70万平方米，总建筑面积约45.8万平方米，总投资超过300亿元人民币，其中主站房面积达28.15万平方米，是亚洲第一大火车站和亚洲第一大高铁站。

旅客可乘坐南京地铁1号线、南京地铁3号线、南京地铁S1号线至南京南站到达，南京南站紧靠南京汽车客运南站，10分钟之内步行可实现普铁、动车、高铁、长途汽车与公交车、出租车、地铁、机场大巴的无缝换乘。

南京南站建有15个候车厅，3个站场，15个站台。南京南站站房3楼为候车大厅，一共拥有一个巨大的候车大厅，候车大厅内还设有商业区;南京南站站房二楼南北两端为铁路站房，中间是高架站台，站房内设有售票厅、自助购票厅;南京南站候车大厅内设置有大型机场才广泛使用的自动步道。

4.2.2技术原理阐述

本设计以STC89C52单片机作为小车控制和检测核心，一个直流机为主驱动，采用可充电锂电池为电源。自动循迹功能采用红外传感器，通过检测高低电压将信号输送给单片机，有单片机通过控制驱动芯片L298N驱动电机，实现循迹动作。

【关键词】STC89C52单片机;红外传感器;L298N;反射式超声波测距换能器;自动循迹避障

4.3技术方案设计与选择

可分为四个模块：单片机模块、传感器模块、电机驱动模块以及电源模块。

4.3.1单片机模块

为小车运行的核心部件，起控制小车的所有运行状态的作用。由于以前自己开发板使用的是ATMEL公司的STC89C52，所以让然选择这个芯片作为控制核心部件。STC89C52是一種低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，片内有4k字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时间为十年。其程序和数据存储是分开的。

4.3.2传感器模块

方案一：使用光敏电阻组成光敏探测器采集路面信息。阻值经过比较传感器输出高低电平进行分析，但是光照影响很大，不能稳定工作。

方案二：使用光电传感器来采集路面信息。使用红外光电对管，其结构简明，实现方便，成本低廉，没有复杂的图像处理工作，因此反应灵敏，响应时间少。但也存在不足，它能获取的信息是不完全的，容易受很多扰动（如背景光源，高度等）的影响，抗干扰能力较差。

方案三：使用CCD传感器来采集路面信息。使用CCD可以获取大量的图像信息，掌握全面的路径信息，抗干扰能力强，为以后功能的扩展提供方便。但使用CCD需要大量的图像处理工作，进行大量数据的存储和计算，因此电路复杂，实现起来工作量大。

方案四：使用光电对管采集路面信息。RPR220结构紧凑，体积小，调整电路简单工作性能稳定。

可见方案四最适宜，但仅从此项目考虑，方案二成本低，也能完成设计，故选用方案。

4.4产品造型与色彩分析

4.4.1 产品造型矩阵分析

智能电动车的目标群体主要是以老年人为主的群体。因此产品的造型喜好也应该偏向于这部分群体。产品的造型不能过于时尚，应沉稳大方，让用户产生信任感和亲切感，通过对以上产品的造型比较，提取出以下意向词语：安全感、信任感、简洁、稳重

4.4.2产品色彩分析

不同的目标群体对于颜色的喜好也有着各自的特点。应根据设计定位来确定产品的使用色彩。该款车型是大型交通枢纽内部具有公益性质服务的产品。产品的色彩搭配应该体现其公益性。老年人群体偏好暖色调，该色系会让老年人群体产生天然的亲近感。同时乳白色干净而不失温和感，会让目标群体对于产品减少抗拒感。而适当的黑色点缀可提高产品的稳重感。

所以产品色彩方案建议使用乳白色为主，加之橘黄色的装饰条颜色，车毂可采用深灰色来提高产品的稳重感。

5.设计阶段

5.1草图方案

5.2方案深入

5.3数字建模

5.4产品效果图

5.5工程图

6.总结

本文通过对目标用户的研究展开，具体分析目标群体在特定场景下的行为活动和路线流程，结合用户的心理生理特点，提出了面向特殊群体的大型交通枢纽室内智能电动车设计。

整个设计过程思路清晰，按照背景研究、用户分析、设计分析和设计方案展开，设计过程一直以用户为中心的设计思想作为指导，对未来的交通方式进行了构建和设计。

但是整个设计也有许多不足之处，例如对于细节考虑还不到位，对场景研究还不够深入，我们也在认真反思总结出现的问题，并期待在以后可以更好的改进。

参考文献