基于用户体验交互的城市轨道车辆司机台造型创新设计研究

基于用户体验交互的城市轨道车辆司机台造型创新设计研究

刘宁

中车唐山机车车辆有限公司 064000

摘要：城市轨道交通的不断普及，为提升车辆操作效率，改善使用者主观满意度。从用户体验方向为指引，通过用户调研法、实体信息化设计、人机交互等方式，来构建基于用户体验交互的城市轨道车辆司机台造型创新设计研究。本研究内容以带无人驾驶模式的司机台为例，设计出新的造型方案。利用李克特5点量表法进行用户调研，调研内容以用户感官体验、行为体验、情感体验和操作思路体验等方面为入手点。结果显示：与同类型其他设计方案相比，最终选定方案的用户主观满意度为85.2%，验证基于用户体验交互的设计理念对轨道车辆的设计有积极作用。

关键词：产品设计、用户体验、人机交互、用户需求、城市轨道车辆

随着国家城市轨道交通的不断发展，越来越多的城市开通了城市轨道交通，设计师和相关研究机构也开始对轨道交通车辆工业设计重视起来。唐路明等[1]通过交互遗传算法对轨道车辆造型进行设计，何思俊等[2]通过分析地域文化特征构建车辆外观造型，王智勇等[3]通过对乘客的用户需求对客室进行更加人性化设计。目前轨道车辆设计主要集中在车辆造型及车辆乘客舒适度方面，而对车辆操作舒适度方面相对较少，车辆的操作主要用于车辆日常驾驶，车辆调试等方面。本文将基于物理交互理念，从感官、行为、情感和思路思维四个方面，对轨道车辆司机驾驶室操作台进行创新设计，并从五个方案中利用用户测评选择最优方案，从而得出结论。

1 物理性交互设计理念

1.1 概念

物理性交互也可以称实体交互，基于人机交互，将用户行为、用户心理相结合发展而来的一个新型交互设计方向。能够将信息化的内容进行物理化的展现并进行控制。物理性交互设计融合了设计美学和相关科学技术，打造出易于用户感知并进行互动的体验[4]。

交互设计应用于产品设计之中可增强产品本身语义，更加系统化的表现产品控制流程与数字信息。物理性交互设计将用自身感知觉特点融入产品的外观和信息交互的过程之中，使得产品功能更加流畅方便。

1.2 物理交互设计原则

上文可知，物理交互就是将操作人员的信息接收与控制从操作的抽象过程以更加易懂直观地实体形式进行呈现。根据相关研究将物理性交互设计原则总结为以下3点[4]：

（1）用户需求导向。

（2）人机的流畅互动。

（3）用户体验感受。

2 司机台交互要点分析

2.1 用户需求分析

与轨道车辆司机台进行交互的主要为车辆驾驶员及车辆维修人员，基于马斯洛需求理论与本文研究对象相结合可将用户需求分为下列几点：

（1）基本需求：机器硬件可使用

（2）安全需求：机器操作安全无漏电、无机械损伤；

（3）行为层次：减少交互界面复杂性、操作便利性；

（4）审美需求层次：整体界面简洁舒适，降低视觉疲劳。

2.2 交互过程分析

司机台作为轨道车辆日常人机交互最多部分，其基本交互逻辑在设计中会逐渐凸显，据目前现场调研结果并依据文献[5]所知，司机操作台的基本操作为：车辆识别，行车前检查，动车前检查，运行中的各系统操作，交接班，车辆入库等流程。

2.3 司机台功能与结构分析

通过对司机台操作流程分析将其操作过程分为：开关功能、模式选择功能、数据监测功能、紧急情况处理功能、存放处理、连挂等。

其中物理性交互设计造型部分主要为参与交互过程的部件，例如：HMI屏幕、紧急制动按钮、把手、司控器等，这些部件造型设计应与用户的操作习惯、思想行为特征等相结合，并且要传达产品所表述的相关语义。

3基于用户体验交互的城市轨道车辆司机台造型创新设计流程

依据设计要素和设计原则，提出设计流程。

（1）用户需求调研。通过问卷、访谈、观察等方法对目标用户进行需求分析，提炼其显性与隐性需求

（2）交互功能设计。根据调研结果，结合交互设计原则设计出适合用户的轨道车辆司机台交互功能性模块。

（3）过程设计。根据功能模块与用户特征，对各功能模块交互过程进行设计，并且交互过程之间能够产生有序链接。

（4）实体设计。基于前文研究结果，对各部件交互实体进行物理化设计，设计结果应当符合标准UIC651，最终得出5个设计结果。

（5）用户体验。对上述设计结果进行用户体验，对体验的4各方面作为首要指标，根据操作流程制定次级指标。对相关指标进行问卷调查如表1所示，并利用李克特5点量表法进行分数统计，完成用户测评。

表1 用户体验测评表

4 设计实例与用户测评

4.1 方案设计

根据前文设计流程，以福州4号线地铁司机室操作台为设计对象进行造型设计，并对设计的5个结果进行用户测评，最选择出用户满意度最高的产品。

4.2 用户体验测评

根据前文的评价体系对设计的五套方案进行测评，按照李克特5点量表法回答选项设为：非常满意、满意、一般、不满意、非常不满意，分别对应5、4、3、2、1分值。测评对象选取涉及操作本产品的相关人员：列控室部分设计师、动态/静态调试工人和售后工人等组成的9人，基于虚拟样机平台进行驾驶模拟。结果采用克伦巴赫系数表示问卷的信度。

数值在1-0.9区间表示该表数据可信度极高；0.89-0.8之间表示该表数据可信度很好；0.79-0.7之间则表示该表具有一定可信，但应进行修正；0.69-0则表示该表可信度很差需进行重新设计。

最终将测评结果输入后各表数据克伦巴赫系数均已达到0.8以上，证明数据具有可信度。对满意度进行统计如表3所示，得出方案1作为最终设计造型，并对方案1进行人机校核验证，验证结果显示司机台面设置符合标准《UIC651-2002 机车、动车、动车组和驾驶拖车的司机室设计》。

表3 用户满意度测评结果统计

5 结论

通过对5个司机台的设计结果测评，物理性交互设计理念对轨道车辆司机操作台产品具有一定的参考价值，设计以人为本，从用户需求痛点出发，实现人-机的有效交互，能够较好的提升产品人性化设计品质。

参考文献

[1] 唐路明, 刘肖健, 胡丰. 基于交互式遗传算法的轨道列车造型优化设计研究[J]. 机械设计, 2020(6):6.

[2] 何思俊, 支锦亦, 徐笑非,等. 城市轨道列车外观设计中的文化传递与构建[J]. 包装工程, 2020, 41(2):6.

[3] 王选． 基于有形交互的交互式产品设计研究［D］． 徐州：中国矿业大学，2015

[4] 汪海波, 薛澄岐, 王选. 基于实体交互的数控机床造型创新设计研究[J]. 机械设计, 2017, 34(8):5.

[5] 福州地铁2号线司机操作手册-发布版-A