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关键词：城市物流 货运地铁 造型设计
引言
货运地铁可能是人类社会未来发展的产物。随着人类社会的进步，社会分工越来越细，快递物流业随之兴起，提到电子商务、物联网，大家耳熟能详，一方面，电子商务给我们带来便捷与快乐的同时，另一方面，也给我们带来了一些新的问题。在电子商务风生水起的现代社会，物流业所表现现出来的增长潜力让人无法想象，据国家统计局数据显示，2018年双十一节日时间段，我国EMS和国内各快递公司共处理包裹18.82亿件，比去年同一时期增长了25.8%。短短几年，快递物流的业务可谓是空前高涨，那么如何更好地应对快递物流的需求成为我们的关注点。近年来，各国各城市优先和着重发展轨道交通产业，使地铁线路这张网慢慢铺开，这使得地下物流系统能得以更好地开展和进一步研究。地铁站点附近的人群较为集中，且暂时地铁物流并没有充分利用起来，这或许是新型物流发展的模式，以补充完善现有物流交通体系。
一、城市物流和货运地铁
（一）城市物流的概念
城市，即大规模的人口聚居区，是人类社会进行生产、流通、分配的行动区域，城市功能的本质就是将一定区域内的人、物、资金、信息进行聚集、流通和扩散，人类的活动决定了城市的基本功能既要承担人流的迁移，也要满足货物的流通。城市物流，显而易见指的是为城市区域提供服务的物流，城市經济的促进和提高需要当地物流。它表示货物处于城市范围的实际流通、郊区与城区的货物集散和处理在城市中废弃物品的过程，并且有着多种模式、系统和形态，在这里我们集中讨论的是货物流通和集散的问题。
（二）货运地铁的定义
在宏观角度的维度来看，地铁分为客运地铁和货运地铁，但目前国内外大部分都是客运地铁，货运地铁基本没有。货运地铁，定义为非载人城市轨道交通工具，它的主要功能是用来运输货物，这个最主要的功能就决定了它的外观设计、内饰设计和客运地铁存在一些差异，其中外观包括比如车门宽度、车窗的数量、灯光显示等。
二、国内外研究现状
地下物流的构想最早来自国外，很多发达国家包括荷兰、美国、日本、英国、德国由于早期开始探索，一直比其他国家在这方面的发展都要领先。其中日本国内目前运用的地下物流运输系统主要是气力囊体管道（PCP），圆形直径0.5或1m，方形大约1mx1m，用于城市垃圾收集或工业矿石运输，如图1。此外，东京从2000年开始研究建设货物运输专用的地下物流系统（管道直径5m），利用两用卡车（DMT）为运输工具，该卡车以电为动力，在地面有人驾驶，地下无人驾驶、自动导航。
德国从1998年开始研究以cargo Cap为运输工具的地下物流配送系统，该系统被认为是当前地下管道物流系统发展的最高形式。运输工具由传统的三相电机驱动，在无人驾驶的条件下在直径约为2m的地下管道线路中运行，同时通过雷达监控系统对其进行监控，如图2。在正常情况下，通过这种系统可以实现36kin/h的恒定运输速度。研究者在实验室建了160m长实验段（内径1.6m）进行该系统的研究，计划在德国鲁尔工业区修建一条从多特蒙德到杜伊斯堡长约80 km的地下物流配送系统。
荷兰曾为“地铁代替地下物流”的观点做出实际的探索，采用地铁线路白天运人夜间运货，但导致的结果是货运效果并不理想，最终结论认为地下物流与客运必须分离。
从以上调研资料可以看出，国外货运工具需要另外修建专门的运输管道和其他一系列设施，才可以完成货物的运输。且运输工具体积较小，每次运输的货物量比较有限。但足以证明货运地铁确实有可行的发展空间，我们可以借鉴前人的思路，因地制宜做出适合当地情况的设计方案。且事实证明货运地铁和客运地铁不可以共用车辆，说明了货运地铁需要独立进行设计和发展的必要性。
相对于国内而言，货运铁路比货运地铁要发展的好很多。但货运地铁这种运输工具和类似运输方式还停留在理论研究和验证的阶段。很多有创新思维的学者和设计师提出类似的想法，打破常规，从创建节约型社会方面进行探索给出相应的规划，不过可惜的是没有形成可行的规划设计。
三、货运地铁物流的必要性
积极开展货运地铁物流系统研究，努力构建更完善的城市物流体系，对实现现有资源优化配置、社会可持续发展以及对实现伟大复兴的中国梦有着巨大的推动作用，它的优势具体表现在以下几个方面：
（一）缓解城市交通运输压力
货运地铁最大的优点在于：第一它使得路面车辆相对减少，提高了路面车辆交通的流畅性，为缓解城市交通堵塞提供了解决方案;第二其工作环境属于地下，避免了外界干扰的影响以及堵车的风险，运输相对更可靠、更高效;第三假如货运地铁能够运行起来，那么对地铁及各站点的资源都将利用得更充分，可以进一步实现资源的优化配置。城市交通压力很早以来就是世界各主要城市面临的一个大难题和大考验，如中国一线城市上海，据资料显示，2017年上海全市实有小客车达到469万辆（含沪牌及长期在沪外省市小客车），同比增加46万，其中还没有包括货运车辆。道路交通拥堵必然导致较低的运输效率，如果可以分担一部分给地下交通物流，那么对缓解地面交通压力无疑是有很大缓解的作用。
（二）提高城市物流效率
货运地铁依托客运地铁站节点在夜间无人流量的情况下运营，货运地铁无疑给人们带来诸多的方便;其次对于地铁运营商和物流服务商来说都是有利的，既充分利用了夜间空余的地铁交通和空间资源，也提高了物流工作的效率。如果可以顺利地把地面运输压力有效地转移一部分到城市货运地铁当中，城市货物配送的反应能力将得到一定的提高。
城市货运地铁系统应该和客运地铁一致具备以下特点：快速、准时、安全。此外，它的集货和拣货是在郊区或城区边缘进行的，能够一并运送相同范围和相同客户的货品，这样就可以使得物流工作相对高效，同时也使得物流运营资金相对减少。 （三）改善生活环境质量
如果把部分路面机动货运车辆转换成地下物流地铁，那么也会降低空气污染的程度，从而起到改善周围空气指数的作用。好的空气质量直接与人们生活环境密切相关，目前，影响城市空气环境的很大一部分原因是路面机动车辆的尾气排放，据上海市环保局介绍，当前上海市环境空气质量距离国家二级质量标准仍然存在较大差距，特别是空气中PM2.5年均浓度仍超出国家标准。数据分析研究表明，机动车等流动污染源是上海市空气污染的主要来源。
四、上海货运地铁设计
针对以上提出的设计构想和拟解决问题，结合上海印象，分析结论和现有载人地铁外观设计和地下货运运输工具的特征，从中找到设计符号的表现方式。以经济发达和货物吞吐量巨大的上海市作为设计对象的背景，探索其城市货运地铁的造型设计，体现城市文化特色，提出创新解决方案。
（一）上海印象
上海是中国重要的的经济、交通、科技、工业、金融、会展和航运中心，是世界上规模和面积最大的都会区之一。上海GDP总量居中国城市第一。上海港货物吞吐量和集装箱吞吐量均居世界第一，是一个良好的滨江滨海国际性港口。除此之外，上海还是一个有着浓厚历史文化及现代人文气息的魅力都市，上海特色建筑及人文气息，如图3。
（二）设计符号提取
符号是对事物进行特征提炼、抽象概括的交流图文，是可以表达潜在的信息并且能被人所认知的媒介。产品符号又可分为功能符号和文化符号，功能符号就是传达使用功能的符号语言，文化符号则是能够引起心理感受并传达文化精神的符号语言。一个好的符号既能赋予设计对象文化特色，又能使用户更轻易记住。在这一点上应该继承目前各国家和各城市的载人地铁设计趋势。
针对该货运地铁而言，简洁、现代、实用的设计才是重点。外观方案的设计符号选取代表上海现代化的建筑——环球金融中心。它在中国内地属于第三高楼，在世界属于第五高楼，远远看去，就好像一把挺拔有力、锋芒乍现的利剑猛插在浦东大地。我们对该建筑最有特色的上半部分特征形态进行提炼和抽象化，得到设计特征原型，再应用到货运地铁的外观表现上，以简约、富有有力量感的线条传达上海的现代化、时尚化以及运动感。象征着货运地铁像环球金融中心一样不断促进经济发展，带来经济财富的含义，特征线提取如图4、5。
在列车车身设计上，整体侧面利用梯形特征来构造节奏感和韵律感，使侧面更有变化和层次，不会显得过于呆板;与载人地铁不同的是，每节车厢只设有两扇门，但门的宽度较宽，达到3400mm，这样可以方便货物的装卸，且在门上设置了一个较小的显示屏，用来显示车内货物信息及查询或物信息的功能，在开门出设计了两条灯带，当车门打开时，此灯带显示绿灯，在即将关门时灯带显示红灯，以提醒理货人员车门关闭时间，避免人员或货物的损伤（侧面车身设计如图6）。
（三）方案设计的提出
该方案体现最多的元素便是几何元素，而几何线条也是设计几何学的体现。设计几何学并非指完全意义上的几何学，而是设计与几何的深度融合，是通过几何作图的方法来实现空间比例、尺寸的和谐分割。几何的点、线、面与产品节奏感的比例和空间大小才能让人产生美感，以提高产品的整体视觉感受以及品质感。相对于前文提到的日本和德国的地下物流运输工具更具现代感和设计感，显得更有生命力。和它们不太相同的运输环境也重新定义了运输工具的特征和不同点。
货运地铁和载人地铁一样，外观设计主要体现在车头和车身造型上。利用从上海环球金融中心建筑外观提取的特征线，变形应用在列车前脸设计上，正中间的倒梯形往下移，此区域设计为列车照明灯区域;两侧往上扬的线条，变形应用在列车两侧的肩部位置，使其更显得有力量感和速度感，从而增加了整体形态的生动性和灵性。
照明灯区域采用大面积LED灯带的设计思路，使其以独特的灯带设计和上海现代都市的印象相匹配，强化了车头的现代感和科技感。
在配色方面，方案选用了蓝色，蓝色也是金融中心映射着蓝天的色彩，象征着宏伟的蓝图和广阔的天空。在车身涂装上采用大面积的黑、灰色，再加两侧肩部的科技蓝作为点缀色，使车辆整体层次感倍增，门板采用不锈钢板的拉丝效果，门板上的显示屏作为人机对话的交互通道，可以显示车内货物和特殊货物的相关信息，更显人性化及科技感，车体设计比较有节奏感和未来感。整车看上去更区别于客运地铁，更像是货运地铁，整体效果如图7、8。
有了专门的货运地铁，就可以有效地代替很多路面货运汽车车辆，减少交通拥堵、提高运输效率、保障运输安全。该货运地铁无需修建专门的管道、道路和设施进行运输，而是与客运地铁车辆共用隧道、道路和设施，从而大大减小运营成本。两种车辆分时段运行，既保证安全可行又不耽误两类型车辆的日常检修。
结语
该文章分析了未來城市货运地铁的重要性、可行性思路、拟解决的关键问题以及包括后期的设计方案效果图展现，比较完整地表达了从最开始的设想到后面实现的一部分前期工作。设计构想以具体城市为例，结合货物量大的上海建筑及人文特点，对提取的设计符号进行抽象变形、研究探讨和设计效果图展现，将上海特色建筑的造型特征应用在货运地铁的头型设计和车身设计中，最终得出了一个富有现代感、科技感和未来感的货运地铁造型方案，为未来的非载人城市轨道交通工具设计提供了有益的探索。从长远的发展眼光来看，只要我们大力支持、研究和发展货运地铁，科学、合理、有序地解决遇到的困难，货运地铁时代的到来将不再是一个梦。
引言
货运地铁可能是人类社会未来发展的产物。随着人类社会的进步，社会分工越来越细，快递物流业随之兴起，提到电子商务、物联网，大家耳熟能详，一方面，电子商务给我们带来便捷与快乐的同时，另一方面，也给我们带来了一些新的问题。在电子商务风生水起的现代社会，物流业所表现现出来的增长潜力让人无法想象，据国家统计局数据显示，2018年双十一节日时间段，我国EMS和国内各快递公司共处理包裹18.82亿件，比去年同一时期增长了25.8%。短短几年，快递物流的业务可谓是空前高涨，那么如何更好地应对快递物流的需求成为我们的关注点。近年来，各国各城市优先和着重发展轨道交通产业，使地铁线路这张网慢慢铺开，这使得地下物流系统能得以更好地开展和进一步研究。地铁站点附近的人群较为集中，且暂时地铁物流并没有充分利用起来，这或许是新型物流发展的模式，以补充完善现有物流交通体系。
一、城市物流和货运地铁
（一）城市物流的概念
城市，即大规模的人口聚居区，是人类社会进行生产、流通、分配的行动区域，城市功能的本质就是将一定区域内的人、物、资金、信息进行聚集、流通和扩散，人类的活动决定了城市的基本功能既要承担人流的迁移，也要满足货物的流通。城市物流，显而易见指的是为城市区域提供服务的物流，城市經济的促进和提高需要当地物流。它表示货物处于城市范围的实际流通、郊区与城区的货物集散和处理在城市中废弃物品的过程，并且有着多种模式、系统和形态，在这里我们集中讨论的是货物流通和集散的问题。
（二）货运地铁的定义
在宏观角度的维度来看，地铁分为客运地铁和货运地铁，但目前国内外大部分都是客运地铁，货运地铁基本没有。货运地铁，定义为非载人城市轨道交通工具，它的主要功能是用来运输货物，这个最主要的功能就决定了它的外观设计、内饰设计和客运地铁存在一些差异，其中外观包括比如车门宽度、车窗的数量、灯光显示等。
二、国内外研究现状
地下物流的构想最早来自国外，很多发达国家包括荷兰、美国、日本、英国、德国由于早期开始探索，一直比其他国家在这方面的发展都要领先。其中日本国内目前运用的地下物流运输系统主要是气力囊体管道（PCP），圆形直径0.5或1m，方形大约1mx1m，用于城市垃圾收集或工业矿石运输，如图1。此外，东京从2000年开始研究建设货物运输专用的地下物流系统（管道直径5m），利用两用卡车（DMT）为运输工具，该卡车以电为动力，在地面有人驾驶，地下无人驾驶、自动导航。
德国从1998年开始研究以cargo Cap为运输工具的地下物流配送系统，该系统被认为是当前地下管道物流系统发展的最高形式。运输工具由传统的三相电机驱动，在无人驾驶的条件下在直径约为2m的地下管道线路中运行，同时通过雷达监控系统对其进行监控，如图2。在正常情况下，通过这种系统可以实现36kin/h的恒定运输速度。研究者在实验室建了160m长实验段（内径1.6m）进行该系统的研究，计划在德国鲁尔工业区修建一条从多特蒙德到杜伊斯堡长约80 km的地下物流配送系统。
荷兰曾为“地铁代替地下物流”的观点做出实际的探索，采用地铁线路白天运人夜间运货，但导致的结果是货运效果并不理想，最终结论认为地下物流与客运必须分离。
从以上调研资料可以看出，国外货运工具需要另外修建专门的运输管道和其他一系列设施，才可以完成货物的运输。且运输工具体积较小，每次运输的货物量比较有限。但足以证明货运地铁确实有可行的发展空间，我们可以借鉴前人的思路，因地制宜做出适合当地情况的设计方案。且事实证明货运地铁和客运地铁不可以共用车辆，说明了货运地铁需要独立进行设计和发展的必要性。
相对于国内而言，货运铁路比货运地铁要发展的好很多。但货运地铁这种运输工具和类似运输方式还停留在理论研究和验证的阶段。很多有创新思维的学者和设计师提出类似的想法，打破常规，从创建节约型社会方面进行探索给出相应的规划，不过可惜的是没有形成可行的规划设计。
三、货运地铁物流的必要性
积极开展货运地铁物流系统研究，努力构建更完善的城市物流体系，对实现现有资源优化配置、社会可持续发展以及对实现伟大复兴的中国梦有着巨大的推动作用，它的优势具体表现在以下几个方面：
（一）缓解城市交通运输压力
货运地铁最大的优点在于：第一它使得路面车辆相对减少，提高了路面车辆交通的流畅性，为缓解城市交通堵塞提供了解决方案;第二其工作环境属于地下，避免了外界干扰的影响以及堵车的风险，运输相对更可靠、更高效;第三假如货运地铁能够运行起来，那么对地铁及各站点的资源都将利用得更充分，可以进一步实现资源的优化配置。城市交通压力很早以来就是世界各主要城市面临的一个大难题和大考验，如中国一线城市上海，据资料显示，2017年上海全市实有小客车达到469万辆（含沪牌及长期在沪外省市小客车），同比增加46万，其中还没有包括货运车辆。道路交通拥堵必然导致较低的运输效率，如果可以分担一部分给地下交通物流，那么对缓解地面交通压力无疑是有很大缓解的作用。
（二）提高城市物流效率
货运地铁依托客运地铁站节点在夜间无人流量的情况下运营，货运地铁无疑给人们带来诸多的方便;其次对于地铁运营商和物流服务商来说都是有利的，既充分利用了夜间空余的地铁交通和空间资源，也提高了物流工作的效率。如果可以顺利地把地面运输压力有效地转移一部分到城市货运地铁当中，城市货物配送的反应能力将得到一定的提高。
城市货运地铁系统应该和客运地铁一致具备以下特点：快速、准时、安全。此外，它的集货和拣货是在郊区或城区边缘进行的，能够一并运送相同范围和相同客户的货品，这样就可以使得物流工作相对高效，同时也使得物流运营资金相对减少。 （三）改善生活环境质量
如果把部分路面机动货运车辆转换成地下物流地铁，那么也会降低空气污染的程度，从而起到改善周围空气指数的作用。好的空气质量直接与人们生活环境密切相关，目前，影响城市空气环境的很大一部分原因是路面机动车辆的尾气排放，据上海市环保局介绍，当前上海市环境空气质量距离国家二级质量标准仍然存在较大差距，特别是空气中PM2.5年均浓度仍超出国家标准。数据分析研究表明，机动车等流动污染源是上海市空气污染的主要来源。
四、上海货运地铁设计
针对以上提出的设计构想和拟解决问题，结合上海印象，分析结论和现有载人地铁外观设计和地下货运运输工具的特征，从中找到设计符号的表现方式。以经济发达和货物吞吐量巨大的上海市作为设计对象的背景，探索其城市货运地铁的造型设计，体现城市文化特色，提出创新解决方案。
（一）上海印象
上海是中国重要的的经济、交通、科技、工业、金融、会展和航运中心，是世界上规模和面积最大的都会区之一。上海GDP总量居中国城市第一。上海港货物吞吐量和集装箱吞吐量均居世界第一，是一个良好的滨江滨海国际性港口。除此之外，上海还是一个有着浓厚历史文化及现代人文气息的魅力都市，上海特色建筑及人文气息，如图3。
（二）设计符号提取
符号是对事物进行特征提炼、抽象概括的交流图文，是可以表达潜在的信息并且能被人所认知的媒介。产品符号又可分为功能符号和文化符号，功能符号就是传达使用功能的符号语言，文化符号则是能够引起心理感受并传达文化精神的符号语言。一个好的符号既能赋予设计对象文化特色，又能使用户更轻易记住。在这一点上应该继承目前各国家和各城市的载人地铁设计趋势。
针对该货运地铁而言，简洁、现代、实用的设计才是重点。外观方案的设计符号选取代表上海现代化的建筑——环球金融中心。它在中国内地属于第三高楼，在世界属于第五高楼，远远看去，就好像一把挺拔有力、锋芒乍现的利剑猛插在浦东大地。我们对该建筑最有特色的上半部分特征形态进行提炼和抽象化，得到设计特征原型，再应用到货运地铁的外观表现上，以简约、富有有力量感的线条传达上海的现代化、时尚化以及运动感。象征着货运地铁像环球金融中心一样不断促进经济发展，带来经济财富的含义，特征线提取如图4、5。
在列车车身设计上，整体侧面利用梯形特征来构造节奏感和韵律感，使侧面更有变化和层次，不会显得过于呆板;与载人地铁不同的是，每节车厢只设有两扇门，但门的宽度较宽，达到3400mm，这样可以方便货物的装卸，且在门上设置了一个较小的显示屏，用来显示车内货物信息及查询或物信息的功能，在开门出设计了两条灯带，当车门打开时，此灯带显示绿灯，在即将关门时灯带显示红灯，以提醒理货人员车门关闭时间，避免人员或货物的损伤（侧面车身设计如图6）。
（三）方案设计的提出
该方案体现最多的元素便是几何元素，而几何线条也是设计几何学的体现。设计几何学并非指完全意义上的几何学，而是设计与几何的深度融合，是通过几何作图的方法来实现空间比例、尺寸的和谐分割。几何的点、线、面与产品节奏感的比例和空间大小才能让人产生美感，以提高产品的整体视觉感受以及品质感。相对于前文提到的日本和德国的地下物流运输工具更具现代感和设计感，显得更有生命力。和它们不太相同的运输环境也重新定义了运输工具的特征和不同点。
货运地铁和载人地铁一样，外观设计主要体现在车头和车身造型上。利用从上海环球金融中心建筑外观提取的特征线，变形应用在列车前脸设计上，正中间的倒梯形往下移，此区域设计为列车照明灯区域;两侧往上扬的线条，变形应用在列车两侧的肩部位置，使其更显得有力量感和速度感，从而增加了整体形态的生动性和灵性。
照明灯区域采用大面积LED灯带的设计思路，使其以独特的灯带设计和上海现代都市的印象相匹配，强化了车头的现代感和科技感。
在配色方面，方案选用了蓝色，蓝色也是金融中心映射着蓝天的色彩，象征着宏伟的蓝图和广阔的天空。在车身涂装上采用大面积的黑、灰色，再加两侧肩部的科技蓝作为点缀色，使车辆整体层次感倍增，门板采用不锈钢板的拉丝效果，门板上的显示屏作为人机对话的交互通道，可以显示车内货物和特殊货物的相关信息，更显人性化及科技感，车体设计比较有节奏感和未来感。整车看上去更区别于客运地铁，更像是货运地铁，整体效果如图7、8。
有了专门的货运地铁，就可以有效地代替很多路面货运汽车车辆，减少交通拥堵、提高运输效率、保障运输安全。该货运地铁无需修建专门的管道、道路和设施进行运输，而是与客运地铁车辆共用隧道、道路和设施，从而大大减小运营成本。两种车辆分时段运行，既保证安全可行又不耽误两类型车辆的日常检修。
结语
该文章分析了未來城市货运地铁的重要性、可行性思路、拟解决的关键问题以及包括后期的设计方案效果图展现，比较完整地表达了从最开始的设想到后面实现的一部分前期工作。设计构想以具体城市为例，结合货物量大的上海建筑及人文特点，对提取的设计符号进行抽象变形、研究探讨和设计效果图展现，将上海特色建筑的造型特征应用在货运地铁的头型设计和车身设计中，最终得出了一个富有现代感、科技感和未来感的货运地铁造型方案，为未来的非载人城市轨道交通工具设计提供了有益的探索。从长远的发展眼光来看，只要我们大力支持、研究和发展货运地铁，科学、合理、有序地解决遇到的困难，货运地铁时代的到来将不再是一个梦。