倒三轮电动车的紧凑型内饰设计初探

王蔚 陈悦 邵长娟 林斌

关键词：倒三轮 电动车 紧凑型 人机工学 内饰设计

一、紧凑型倒三轮电动车的研究及分析

（一）紧凑型电动汽车概述

1.发展现状。由于电池价格昂贵、行驶里程短等因素限制，许多已研发的纯电动汽车产品无法进入市场，而已上市的产品销量不容乐观，得不到消费者认可。面对现有高端的纯电动车产品不具有良好市场前景的形式，行业专家建议发展具有高性价比的“小型低速电动汽车”，这样可以有效地利用现有的技术，发展节能环保的交通工具。

国内小型低速电动汽车发展。从性能参数来看，国内小型低速电动汽车典型产品性能基本相似，主要表现为：最高设计车速普遍不高，外廓尺寸普遍较小，重量较轻，续驶里程在100km左右。动力蓄电池大多采用成本低廉的铅酸蓄电池，能量较低，寿命较短，车辆配置简单，内饰较粗糙，只有基本的安全设备。

2.发展的优势。纯电动车，具有两大重要的环保特性：一是不产生任何温室效应气体，真正实现“零排放”；二是电动车行车寂静无声，有助于减少城市的重要污染之一：噪音。电驱动结构，生产和使用成本大大降低，操作更加简单易学。紧凑型车型，表现为体形缩小，在城市中更加灵活，减少占地面积，有利于缓解交通难问题。

3.微型电动车。第一，汽车发展的回归。车辆作为一种交通工具，不仅是一种产品的开发，更是社会的进步。技术不断发展的如今，实用、低速节能、价格便宜的微型电动车，将会是交通工具发展的方向。第二，微型倒三轮——电动车设计新概念。现在许多设计以及研发电动车基本都是在现有车辆的基础上进行改进，不会有极大的突破，要修改动力系统，必定要求蓄电池技术、电网改造技术、智能网络技术等方面的成熟发展。而微型倒三轮是一种全新的电动车设计，将跳出传统电动车的束缚，可以有新突破。

（二）三轮电动车

三轮汽车车轮主要有两种布置形式：单轮前置正三轮和单轮后置倒三轮。单轮前置正三轮是一种较为传统的三轮车，前窄后宽的车体形态具有一定的形体美，在乘客脚下，宽度变窄，这种基本的造型更适合人体的坐姿和车体的流线型，并且在制动时车辆抗翻能力增加。单轮后置倒三轮，制动不会产生任何问题，可以抵消由转向引起的向外作用力，其次，采用这种形式，前轮采用独立式悬架系统，使舒适性更佳。总而言之，相对于单轮前置正三轮，其具备优点：第一，安全性更高，具有主动侧倾补偿功能，增大转向向心力矩，转弯更加平稳，速度更快。第二，可倾悬架设计增强稳定性和灵活性。第三，内部空间设计更加合理，驾驶员操作空间更大。

（三）我国紧凑型倒三轮电动车市场分析

1.市场优势及前景。市场优势：第一，紧凑型。流线型全封闭或半封闭电动车，加上空间利用率高的内饰设计，大大減少了倒三轮电动车的体积和占地面积，降低了制造成本，适于在狭窄的城市街道上行驶，停车更加容易，目前存在巨大的市场缺口。第二，环保节能成为全球趋势，无论燃油驱动的汽车如何改进，都会对环境产生污染，只有改变驱动能源，使用电供能，才能实现“零污染”。第三，安全性高。根据上述分析的两种三轮车的布置形式可知倒三轮电动车具有主动侧倾补偿功能，增大转向向心力矩，转弯更加平稳，速度更快，加上可倾悬架设计，可以增强稳定性和灵活性。市场前景：随着倒三轮电动车的出现，我们都将能环保驾驶，电动发动机不产生微粒，也没有废气，让我们为我国的环境做贡献。随着电动车时代的到来，我们即将改变了一个城市：活力，更加人性化，伴随着道路上行驶的车辆减少和更小的交通压力。让城市更干净，更舒适和更“透气”，需要一个无与伦比的服务：一种新的运输方法，在每个人的范围，更环保、实用、经济的发展，满足用户的需要。

2.实现途径。紧凑型倒三轮电动车具有广阔的市场前景，虽然电动车已不是全新的领域，但新兴产品甚至是一个公共租赁系统的运行，不仅仅只需要厂家研发，更重要的是政府机构，国家电网，北斗卫星等各方面的支持和配合。

二、紧凑型倒三轮电动车内饰设计要点及依据

（一）适应杭州城市环境的座位数量调研

1.调研情况：

调查时间：2020年 4 月15日；

调查形式：数据统计、相等时间间隔拍照记录等；调查地点：（1）家乐福涌金店路口（市 区）；（2）外婆家湖滨店路口（景 区）；（3）杭州火车站（火车站）；

调查内容：出租车乘客数量的调研；

2.数据统计与分析总结，如表1。

综上所述，综合了三个具有代表性地点的调查数据后，如图所示，出租车乘客数量以单人和双人居多，一共占到80%以上，其次是三人乘坐，约占15%，四人乘坐的情况极少。所以，设计二座的倒三轮电动车比较符合杭州城市的实际情况，覆盖了大部分用户的需要。

（二）两座座椅布置情况分析与设计定位

从车体体积和占地面积上来看，根据图2我们可以发现，前后两座车体的宽比左右两座车体小很多，相对应的体积和占地面积也就小了很多，如图中所示的黄色区域。虽然前后两座车体的长比左右两座车体略长一些，但是相对应的体积和占地面积并没有大很多，如图中紫色区域。所以前后两座车体比较符合紧凑型内饰设计的要求。

从空间利用率和车体外形流线造型来说，前后两座的前座空间面积略大，后座略小，保证前座驾驶员驾驶空间的舒适性的同时缩小后座的空间来实现倒三轮电动车的紧凑型内饰设计，这样的空间排布也符合倒三轮电动车的车体外形流线造型设计，前宽后窄，后部的造型可以向内靠拢，较合理。而左右两座车体，操控台偏一侧，空间利用率不够，不太符合车体外形流线造型设计。

从安全性和舒适性上来说，前后两座车体轴距稍长，当前轮滚过坑或者障碍物的时候汽车的仰角或者俯角相对小些，车体更稳定了，乘客更舒适，再加上这种车体更适合安装自动倾斜控制技术，是最核心技术，保障了安全性，前轮采用独立式悬架系统，使舒适性更佳。

（三）方向盘设计分析与定位

设计定位。通过比较以后，我们发现，普通车辆用圆形方向盘，无论从驾驶习惯，人机关系，操作性，对路感的程度，还是生产工艺的复杂程度和成本来考虑，都是最佳方案，这些都意味着驾驶者和乘坐者的安全性高。并且还可以加入智能交通系统，只需要把手机放在方向盘上，立即可以进入智能系统，享受多重智能驾驶。

（四）现有人机工学分析

1.我国人体尺寸分析。国内汽车研究所在国内的较高、中等和较矮身材地区进行了抽样调查，经统计分析，得到了较为准确的人体尺寸统计规律，如表3、图4。

外国人体尺寸分析。考虑到国际化时代，产品会出口或者外国人在中国使用该产品，并且外国人群和中国人群人体尺寸有差距，所以需要对国外人体的尺寸有所了解，如表5、图6，表中的P10、P50、P90是百分位数。

2.手部生理特征与造型尺度。

第一，手部活动范围。采取坐姿时，成人男子伸直手臂右手在不同的水平角度能达到的范围，如图7所示。

第二，手部的生理特征。手部的活动范围：成年男子手部在不同姿态下的结构尺寸如表8所示。

三、紧凑型倒三轮电动车的内饰设计

（一）紧凑型倒三轮电动车内饰设计定位

前后两座的座位排布、前大后小的空间排布、前低后高的位置排布、类似摩托车的乘坐方式，加上具有众多优点以及与智能系统结合的圆盘形式方向盘设计，结合了现有摩托车的乘骑方式和汽车方向盘的操作方式，实现了舒适、安全、智能于一体的倒三轮电动车紧凑型内饰的设计。

（二）座椅部分结构设计

1.前后两座的座位排布。前后两座的座位排布在满足了绝大部分用户需求的情况下，大大缩小了车身的宽度，即只要满足单人乘坐的宽度即可，依照倒三轮结构的车形曲线，外观长宽高比例适合，更容易设计出具有美感的外形。

2.前大后小的空间排布。前大后小的空间排布，在保证前座驾驶员驾驶空间的舒适性的同时缩小后座的空间来实现倒三轮电动车的紧凑型内饰设计，但后座乘客并不会因为空间的缩小而感到极度不舒适，后座乘客的腿部可以紧紧靠在前座座椅两侧，这样的空间排布也符合倒三轮电动车的车体设计，前宽后窄，后部的造型可以向内靠拢，较合理。

3.前低后高的位置排布。对比了前后等高、前高后低、前低后高三种座位不同高度的排布情况。得出结论：前后等高的情况下，后座的乘客视野比较局限，容易被前座驾驶员的头部挡住，并且后座乘客上车不方便，不利于后座空间的缩小；前高后低的情况下，后座的乘客视野更为局限，上车极其不方便，后座空间的缩小的可能性很低；只有在前低后高的排布情况下，才能满足后座的乘客视野开阔，上车方便，后座乘客的腿部可以紧紧靠在前座座椅两侧，类似摩托車的乘坐方式，有利于后座空间的缩小，减少整车的长度以及整车的占地面积。

4.紧凑型车型的实现。通过前后两座的座位排布、前大后小的空间排布、前低后高的位置排布等设计，可以从车辆的宽度、长度、外形设计上尽量缩小车身的体积和占地面积，各方面的结合实现倒三轮电动车紧凑型内饰的设计。

（三）方向盘部分设计

1.智能系统设计。未来的汽车将突破传统机械燃油汽车的概念，电池和电机技术的发展使汽车内部结构的大大简化，也就意味着汽车的外形完全可以突破，成为一个会变形的“盒子”，这给设计师一个无限发挥的空间去设计造型，而随着网络和智能程序系统的发展，这个“盒子”将被放置于一张无形的“网”中，使一切操作和驾驶都非常便捷和智能。

通信技术（例如手机、数码产品、GPS导航系统、MP3播放器等）集成得到了快速发展，如果互联网向“智能汽车”扩展产生移动互联网，汽车将变成一个网络节点，将获取、处理、使用和交换信息，以支持在行驶中所要求的功能以及整个移动系统所供的功能。不止这些，一切你所能想到的服务和功能，都能在智能移动网络系统中实现。更方便的是它将以手机为终端，应用程序背后是强大的网络科技技术的支持。

2.方向盘造型设计。根据之前方向盘设计分析得出使用圆盘形式的方向盘，在这基础上，我们在造型上进行了一些创新，不是简单传统的封闭式圆形，我们采用半封闭的形状，要求符合简约大方的风格造型，然后需要加上置放移动互联网终端的手机，所以将中间部分设计成内陷造型，较大的区域用来放置手机终端。

整个方向盘的大小和圆环的直径，是经过直接的测试和使用感受得出，这样的尺寸较为合适和舒适，就算时间稍长的驾驶时间也不会觉得累。人机接触部分，也就是方向盘手握的区域，进行了手握感受，用造型泥塑造出符合手部曲线的弧线造型，同时具有形式语言的效果，使驾驶者看到这样的造型和弧线，就自然会放在相应位置，并且使手握方向盘时更为舒适，操作更方便。方向盘上设计较少的必要及快捷按钮，设计在大拇指可按到的区域范围，更要满足舒适省力的原则。

按照以上的设计要求和设计过程，设计出来的方向盘造型和人机数据如图9，方向盘人机测试如表十。

（四）人机模型验证

在制作草模之前，先画了初步的草图，制定出初步的内饰尺寸，买来了全开的卡纸，按照初步制定的尺寸，绘制了一比一的线图，贴在了墙上，这样有个真是感受和制作依据。

草模。利用了密度板搭制了基本的座位底座和操控台底座，和可调节部分的关键部分，利用发泡材料制作人机接触的部分，因为材料的可塑性较高，更有利于形体的把握。

人模。利用制作好的95%人体模型，可以对草模进行标准的测试，确保制作精模的时候，尺寸较为精准，确保产品的准确性。

亲临。有些曲面的变化，需要我们真实的感受，并且有很多地方，单纯的人模是测试不到的，所以需要我们需找比较接近95%人体模型的人来真实感受。

（五）人机尺寸设计经过草模的测试，确定出前后座位、操控台和方向盘以及整车的相关人机尺寸，会存在一定的误差，有待精准模型制作过程中进行调整，具体数据整合详见图10。

（六）内饰造型设计根据之前说陈述的设计依据和设计要点，结合车体外观设计的特征，绘制出了内饰的设计方案，如图11、12，按照实际制作情况，不断调整设计方案，制作出最终的模型。

四、设计总结和展望

（一）塑造一种新型交通系统——“公租车系統”

巴黎“Autolib”自助租车服务是由巴黎市政府推出的一项城市交通服务管理计划，该系统是一个由3000辆供租车辆和遍布巴黎市以及周围45个近郊市镇的1200个租车/还车点组成的庞大网络。租用者不需要将车送回原地，可以只用单程。租用时间可由日租、周租到年租，或16小时定额包租等各类形式，每个用户都能选择适合自己的服务形式。仿效巴黎“Autolib”自助租车服务，可以塑造一种符合中国现状的新型交通系统——“公租车系统”，这需要政府的支持、汽车厂家设计、市民的合作，克服许许多多的现实问题，最终实现这一系统的正常运行。

（二）设计一种新型交通工具——“紧凑型倒三轮电动车”

三轮电动车出现有利于缓解出行问题。对于电瓶车来说：第一，安全性、稳定性高，舒适性高，空间增大。第二，遮阳防雨，乘坐更加舒适。

第三，三轮抓地力强，不易歪倒。第三，刹车和转弯时更稳定，不易侧滑。即使侧滑，由于有三轮，也不易摔车。第四，停车方便，不需要辅助支撑。对于小型车来说：第一，生产和使用成本大大降低。第二，体形缩小，在城市中更加灵活。减少占地面积，有利于缓解交通难问题。第三，操作更加简单易学。第四，绿色环保，污染减少。相对于传统三轮车（前一后二），倒三轮所具有的优势：第一，安全性更高，具有主动侧倾补偿功能，增大转向向心力矩，转弯更加平稳。速度更快。第二，可倾悬架设计增强稳定性和灵活性。第三，内部空间设计更加合理，驾驶员操作空间更大。基于以上优点，设计一种新型交通工具——“紧凑型倒三轮电动车”是很有必要的。

（三）普及一种新型交通能源——“电供能，零排放”

随着电池技术的发展，使能源环保、结构简单、噪音低、成本低等使用电池的优势得以实现，蓄电池电动车可以做到“零排放”并且是短距离出行最经济的方式。例如Bluecar100%电力的电动车，运行在一个LMP（锂金属聚合物）电池，可以完全回收利用，该技术是世界第一，对于同等重量，LMP电池储存的5倍以上的能量比普通电池，由于其“稳健”的设计，是完全可以放心使用。租出的3000辆BLUECARS计划将会减少私家车估计大约为22，500，这相当于每年164，500，000公里车辆的污染。

通过市中心车型及流量实地调研发现，二轮电瓶车和四轮小型车之间存在巨大的产品缺口。如果两座的倒三轮电动车设计出来并纳入公共租赁系统中，会大大地缓解杭州城市的交通现状，可以替代一定数量的现有交通工具，尤其是私家车。紧凑型的车型和人机考量，在满足人机需要的同时又可以缩小自身的停车面积，具有非凡的意义和前景。