榮 歆 向澤銳 支錦亦（西南交通大學(xué) 建筑與設(shè)計(jì)學(xué)院，四川 成都 610031）

視覺(jué)動(dòng)力學(xué)（Visual dynamics, VD）由Arnheim R[1]提出，是把格式塔心理學(xué)中的科學(xué)理論應(yīng)用到視覺(jué)藝術(shù)領(lǐng)域中的一種科學(xué)研究[2]。視覺(jué)動(dòng)力學(xué)理論認(rèn)為，一件包含尺寸、色彩等靜止尺度的視覺(jué)作品是由各個(gè)方向性的力所構(gòu)成，這些力相互支持、相互抵消從而構(gòu)成整體的平衡[3]。視覺(jué)動(dòng)力學(xué)理論經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段[4]：第一階段引入了“力”的概念，通過(guò)分析式樣中的“力”來(lái)探討藝術(shù)形式與視知覺(jué)之間的關(guān)系；第二階段是研究視知覺(jué)的思維本質(zhì)，闡明“動(dòng)力”對(duì)于視覺(jué)思維的重要作用；第三階段側(cè)重對(duì)知覺(jué)動(dòng)力在藝術(shù)中的表現(xiàn)做更多的探討。如今，視覺(jué)動(dòng)力學(xué)已廣泛應(yīng)用于建筑動(dòng)態(tài)空間研究[5]，汽車前臉造型設(shè)計(jì)[6]，平面標(biāo)志設(shè)計(jì)[7]等研究領(lǐng)域，同時(shí)也對(duì)藝術(shù)教育、美學(xué)、心理學(xué)等產(chǎn)生了較大的影響[2,3]。

目前，我國(guó)對(duì)軌道車輛的設(shè)計(jì)研究主要集中在車體造型、外觀涂裝以及車內(nèi)人機(jī)環(huán)境設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)等方面[8]。針對(duì)車輛外觀與涂裝設(shè)計(jì)研究，有的文章[9]從技術(shù)、人因、美學(xué)和文化四要素提出了一種系統(tǒng)的列車頭型設(shè)計(jì)方法；有的文章[10]研究了高速列車涂裝設(shè)計(jì)與民族文化和乘客心理的關(guān)系；有的文章[11]從符號(hào)性、秩序感、環(huán)境協(xié)調(diào)性和人性化設(shè)計(jì)等方面提出了鐵路貨車的涂裝設(shè)計(jì)思路；有的文章[12]研究指出，色彩可以表現(xiàn)地域文化，車體色彩選擇應(yīng)注重地域特點(diǎn)，并應(yīng)與自然、人文環(huán)境相協(xié)調(diào)。目前，已有研究還缺少對(duì)我國(guó)軌道車輛外觀的歷史文化脈絡(luò)及典型設(shè)計(jì)語(yǔ)言的研究。

本文從視覺(jué)動(dòng)力學(xué)理論視角對(duì)我國(guó)鐵路機(jī)車車頭外觀的發(fā)展及典型設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行分析和研究，探討能夠體現(xiàn)并傳承我國(guó)鐵路機(jī)車視覺(jué)文化基因的機(jī)車車頭外觀與涂裝設(shè)計(jì)方法。

一、鐵路機(jī)車車頭外觀概述

從1881年我國(guó)工人用礦場(chǎng)起重鍋爐和豎井架等舊材料試制成功第一臺(tái)蒸汽機(jī)車至今，我國(guó)鐵路機(jī)車先后經(jīng)歷了蒸汽機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車3個(gè)時(shí)代[13]。在這近140年間，我國(guó)先后研制了“北京”“東風(fēng)”“東方紅”“韶山”“ 長(zhǎng)征”“ 巨龍?zhí)枴薄敖ㄔO(shè)”“和諧”等多個(gè)系列、多種型號(hào)的鐵路機(jī)車[14]。表1是基于調(diào)研整理獲得的我國(guó)內(nèi)燃機(jī)車車頭外觀樣本，表2是我國(guó)電力機(jī)車車頭外觀樣本。

表1 我國(guó)內(nèi)燃機(jī)車車頭外觀樣本

?

表2 我國(guó)電力機(jī)車車頭外觀樣本

由大連機(jī)車車輛工廠于1958年研制成功的“巨龍”號(hào)鐵路內(nèi)燃機(jī)車（見(jiàn)表1）是我國(guó)自主研制的第一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)車，其外觀設(shè)計(jì)借鑒了前蘇聯(lián)T33型柴油鐵路機(jī)車（見(jiàn)表1）。在該車的車頭上，我國(guó)鐵路機(jī)車第一次使用了“V”形符號(hào)。在之后的數(shù)十年間，“V”形符號(hào)一直存在于我國(guó)各種型號(hào)的機(jī)車車頭上（見(jiàn)表1和表2）。2018年5月11日，首列由我國(guó)內(nèi)蒙古臨河至伊朗德黑蘭的中歐貨運(yùn)列車已于當(dāng)日出發(fā)[15]，這趟列車所使用的東風(fēng)5型機(jī)車車頭也有醒目的“V”形符號(hào)。因此可以得出，“V”形符號(hào)是我國(guó)鐵路機(jī)車外觀的典型視覺(jué)符號(hào)和設(shè)計(jì)語(yǔ)言。

視覺(jué)動(dòng)力的產(chǎn)生有4種方式[16]：靜止的運(yùn)動(dòng)、傾斜的動(dòng)態(tài)、變形中的張力、靜止圖式的頻閃運(yùn)動(dòng)效果。本文重點(diǎn)以我國(guó)鐵路機(jī)車的“V”形符號(hào)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)典型機(jī)車樣本的分析，從靜止的運(yùn)動(dòng)、傾斜的動(dòng)態(tài)和變形中的張力3個(gè)方面探討“V”形符號(hào)在我國(guó)鐵路機(jī)車外觀和涂裝設(shè)計(jì)中的文化及設(shè)計(jì)涵義，以及將該典型設(shè)計(jì)語(yǔ)言應(yīng)用于我國(guó)鐵路機(jī)車車頭外觀與涂裝設(shè)計(jì)的方法。

二、鐵路機(jī)車外觀與涂裝分析

1.分析用樣本

經(jīng)對(duì)表1和表2中所有機(jī)車的車頭外觀進(jìn)行分析和比較，最終選定了用于此次分析的15個(gè)典型樣本，詳見(jiàn)表3。

2.分析方法及流程

（1）樣本處理

樣本處理主要分為以下4步：

第一步：將15個(gè)典型樣本圖片導(dǎo)入到專業(yè)圖形處理軟件PhotoshopTM中；

第二步：通過(guò)變形，將15個(gè)典型樣本機(jī)車車頭調(diào)整到接近的觀察視角；

第三步：通過(guò)縮放，將15個(gè)典型樣本中的“V”形符號(hào)調(diào)整到同等大小；

第四步：復(fù)制調(diào)整后的圖片，并排放置，設(shè)置其不透明度到合適的數(shù)值。

（2）提取“V”形符號(hào)特征

第一步：基于樣本自身的外廓形態(tài)，在PhotoshopTM中將每個(gè)樣本中的“V”形符號(hào)用封閉線條勾勒出來(lái)；

第二步：為突出其視覺(jué)效果，用醒目的紅色填充所勾勒的“V”形線條區(qū)域；

第三步：去處或隱藏樣本圖片后，獲得分析用樣本的典型“V”形形態(tài)。

3.分析與對(duì)比圖

基于上述分析流程，從靜止的運(yùn)動(dòng)、傾斜的動(dòng)態(tài)、變形中的張力三個(gè)方面，分別對(duì)15個(gè)典型樣本進(jìn)行處理和分類，獲得了三類典型樣本的“V”形符號(hào)分析與對(duì)比圖（見(jiàn)圖1）。

表3 用于分析的15個(gè)典型樣本

圖1 典型樣本的“V”形符號(hào)分析與對(duì)比

4.討論

（1）靜止的運(yùn)動(dòng)與“V”形符號(hào)的聯(lián)系

在知覺(jué)層面，人們對(duì)視覺(jué)動(dòng)力的感知，需要認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)及聯(lián)想等心理情感因素作為基礎(chǔ)。人類第一次感知到“V”形符號(hào)，可以在自然界中找到原形。例如，鳥類在飛行中翅膀與軀體組成十分明顯的“V”形符號(hào)（見(jiàn)圖2a）；候鳥在南遷的過(guò)程中組成V字隊(duì)形（見(jiàn)圖2b）。這一系列自然形態(tài)表明，“V”形符號(hào)自身蘊(yùn)含指向性，能體現(xiàn)動(dòng)感，可以向觀者傳遞出前進(jìn)、動(dòng)態(tài)的視覺(jué)感受。第二次世界大戰(zhàn)中，丘吉爾（Winston Leonard Spencer Churchill）使用“V”形手勢(shì)（見(jiàn)圖2c）激勵(lì)英國(guó)人民互相努力、克服困難，因此“V”形符號(hào)還隱藏著勝利的含義。將“V”形符號(hào)運(yùn)用在機(jī)車車頭造型設(shè)計(jì)中，可以豐富機(jī)車車頭前部的形式感、增加左右對(duì)稱的均衡美感，使本身體積龐大且沉重穩(wěn)定的機(jī)車外形呈現(xiàn)出對(duì)稱、動(dòng)態(tài)的視覺(jué)美感。圖1a為采用“V”形涂裝來(lái)營(yíng)造靜止中的運(yùn)動(dòng)的典型案例。

圖2 自然界中的“V”形符號(hào)

（2）變形中的張力與“V”形符號(hào)的聯(lián)系

在機(jī)車車頭外觀中，不同的“V”形符號(hào)涂裝都是由最初的“V”形符號(hào)經(jīng)過(guò)基本形狀變形而來(lái)。為了追求不同效果的視覺(jué)張力，產(chǎn)生了多種變化的形態(tài)式樣。如圖1，從各種系列機(jī)車車頭的外觀對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)，“V”形符號(hào)的變形十分豐富：東方紅1型車輛運(yùn)用大面積色彩涂裝展現(xiàn)整體造型，穩(wěn)重而又不顯呆板；東方紅4型車輛使用了較窄的亮條裝飾色帶，在增加速度感的同時(shí)，又能打破整車色彩的單一，在統(tǒng)一中營(yíng)造出細(xì)部變化的效果。從圖1中也可得出，在使用“V”形涂裝后，所有機(jī)車外觀的視覺(jué)動(dòng)力更加顯著，“V”形涂裝增強(qiáng)了機(jī)車外觀橫向及傾斜方向的拉力，從而使其產(chǎn)生了動(dòng)感。盡管在這些變形形態(tài)中，不同的變形會(huì)使得“V”形符號(hào)所體現(xiàn)出的視覺(jué)力有強(qiáng)有弱。

基于格式塔心理學(xué)中的簡(jiǎn)化原則[6]，當(dāng)觀者面對(duì)“V”形符號(hào)的變形形態(tài)時(shí)，通過(guò)視知覺(jué)的聯(lián)想與想象，將變形后的形狀逐步向正常的“V”形符號(hào)靠攏，正是這種在視覺(jué)上猶如“看”到了其形變過(guò)程，進(jìn)而使觀者感受到了車輛的視覺(jué)動(dòng)力。圖1b為借助變形“V”形涂裝賦予車輛更加豐富的視覺(jué)張力效果的典型案例。

（3）傾斜的動(dòng)態(tài)與“V”形符號(hào)的聯(lián)系

傾斜會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定性，從而產(chǎn)生具有傾向性的張力。例如比薩斜塔、阿聯(lián)酋的首都之門、西班牙的歐洲門等能使觀者感覺(jué)到強(qiáng)烈的移動(dòng)傾向，進(jìn)而產(chǎn)生受力的感受[16]。平衡感是人類一直努力追求的感覺(jué)，面對(duì)任何事物人類都會(huì)習(xí)慣性地運(yùn)用矯正平衡的潛意識(shí)[2]。正是這種潛意識(shí)的作用，我們?cè)诿鎸?duì)傾斜的事物時(shí)，不自覺(jué)的要求這種偏離回到穩(wěn)定的空間，從而感受到了具有傾向性的張力。在機(jī)車車頭的側(cè)圍外觀中，通過(guò)將“V”形符號(hào)向后進(jìn)行傾斜處理，使原本平衡的線形色帶出現(xiàn)了在水平維度和垂直維度上的偏離，這種偏離的發(fā)生有助于增強(qiáng)車輛兩側(cè)外觀的美感和動(dòng)感。圖1c是利用傾斜 “V”形涂裝來(lái)營(yíng)造動(dòng)感的典型案例。

5.設(shè)計(jì)啟示

根據(jù)上述分析，可以得出“V”形符號(hào)在機(jī)車車頭外觀上的應(yīng)用主要有三種典型的方式：

第一，通過(guò)“V”形符號(hào)自身蘊(yùn)含的指向性來(lái)增加列車的視覺(jué)動(dòng)力，塑造靜止中的動(dòng)感。

第二，通過(guò)對(duì)“V”形符號(hào)的基本形態(tài)進(jìn)行變形處理，使觀者感受到多向拉力，增加機(jī)車車頭正面造型的細(xì)節(jié)變化和動(dòng)感。

第三，通過(guò)對(duì)“V”形符號(hào)側(cè)圍形態(tài)的傾斜變形，使側(cè)圍產(chǎn)生不穩(wěn)定感，打破視覺(jué)上的平衡，從而激發(fā)帶有傾向性的張力。

在實(shí)際的機(jī)車外觀與涂裝設(shè)計(jì)中，這三種典型的處理方式往往需要綜合運(yùn)用，一個(gè)設(shè)計(jì)方案可能同時(shí)融入兩種甚至三種處理方式。因此，會(huì)形成多種形態(tài)組合式樣，從而呈現(xiàn)出多種不同的視覺(jué)動(dòng)力效果。

三、設(shè)計(jì)案例

1.元素提取與形態(tài)推演

從建筑、平面、產(chǎn)品等物質(zhì)文化載體提取“V”形符號(hào)，并用以上歸納的方法進(jìn)行形態(tài)推演。

首先，在塑造靜止的運(yùn)動(dòng)方面，借用“V”形符號(hào)自身蘊(yùn)含的指向性，與機(jī)車駕駛室造型融合，同時(shí)調(diào)整長(zhǎng)寬的比例，運(yùn)用對(duì)比的形式美法則，突出“V”形符號(hào)，在視覺(jué)上降低機(jī)車的重心，展現(xiàn)機(jī)車靜止時(shí)的動(dòng)感。

其次，在塑造變形中的張力方面，通過(guò)施加垂直方向的力，在力的作用下，“V”形符號(hào)的垂直空間被壓縮到一定程度，造型趨向扁平，凸顯機(jī)車上部的穩(wěn)重感，這從另一方面也彰顯“V”形符號(hào)在垂直方向的彈力與張力；在水平方向，施加傾斜向后的拉力，傾斜的拉力使得“V”形符號(hào)整體前低后高，形成前傾的效果，提升整體造型的速度感，而且向后的拉力使“V”形符號(hào)的造型出現(xiàn)漸變，從車頭最寬逐漸變換到最細(xì)，引導(dǎo)觀者的視覺(jué)中心從車頭一直延伸到車體，體現(xiàn)縱深感和延續(xù)性。

最后，在塑造傾斜的動(dòng)態(tài)方面，將“V”形符號(hào)水平向后拉伸一定的角度，造成向后傾斜的動(dòng)勢(shì)，突出整體前進(jìn)的速度感，并且貫穿的水平色帶與傾斜的“V”形符號(hào)連接，通過(guò)形態(tài)對(duì)比，增強(qiáng)“V”形符號(hào)的傾斜性與動(dòng)勢(shì)。

圖3為此次設(shè)計(jì)案例中“V”形的靈感來(lái)源以及造型推演。

圖3 “V”形的靈感來(lái)源以及形態(tài)推演

2.概念方案設(shè)計(jì)

在外觀造型中體現(xiàn)“V”形形態(tài)。通過(guò)“V”形符號(hào)向下收攏的趨勢(shì)，引導(dǎo)觀者將機(jī)車的重心在視覺(jué)感受上有一定程度的降低，傳達(dá)穩(wěn)重的視覺(jué)感受。并且在“V”形符號(hào)自身指向性的影響下，機(jī)車的前進(jìn)感和動(dòng)感十分強(qiáng)烈。在車頭部分，采用形體穿插的手法，使其更有層次，營(yíng)造節(jié)奏感和韻律感。在照明方式上，借鑒汽車設(shè)計(jì)的手法，采用細(xì)長(zhǎng)的LED燈組。車身側(cè)圍采用有轉(zhuǎn)折關(guān)系的平面，頂部倒角較小，展現(xiàn)機(jī)車車頭的機(jī)械美感。

在外觀涂裝中體現(xiàn)“V”形形態(tài)。面對(duì)非正常比例的“V”形符號(hào)時(shí)，觀者在式樣中感受到多種方向的力的作用，增加機(jī)車車頭造型的動(dòng)感；在水平拉力的作用下，“V”形符號(hào)的寬度由大到小均勻變化，觀者的視覺(jué)中心隨著色帶的變化向后方延伸，體現(xiàn)機(jī)車的速度感。同時(shí)，小面積的色彩涂裝為厚重的機(jī)車加入變化和動(dòng)態(tài)元素，起到畫龍點(diǎn)睛的作用。

圖4 概念設(shè)計(jì)草圖

圖5 設(shè)計(jì)效果圖

基于上述設(shè)計(jì)理念，通過(guò)繪制大量草圖來(lái)推敲“V”形的變形形態(tài)與機(jī)車車頭形態(tài)的結(jié)合，詳見(jiàn)圖4。

3.三維造型輔助設(shè)計(jì)

以上述設(shè)計(jì)草圖為基礎(chǔ)，在三維軟件AliasTM中進(jìn)行建模，在渲染軟件VredTM中進(jìn)行渲染，經(jīng)過(guò)后期處理獲得了設(shè)計(jì)方案的三維效果圖（圖5）。目前，在GSB05-1426-2001國(guó)標(biāo)漆膜顏色標(biāo)準(zhǔn)色卡①GSB05-1426-2001國(guó)標(biāo)漆膜顏色標(biāo)準(zhǔn)色卡。所規(guī)定的83種顏色中，機(jī)車車頭涂裝所使用的顏色不到15種，且以鐵紅色、藍(lán)色、銀色三色為主[17]。該設(shè)計(jì)方案以表1中東風(fēng)4B型、韶山4型、韶山7B型、和諧電3D型機(jī)車車頭為原型，整體車身顏色采用鐵紅色，側(cè)圍搭配傾斜的淡黃色帶裝飾；車頭主體采用銀灰色搭配大面積的黑色玻璃，并點(diǎn)綴“V”形變形紅色圖案，整體形式繼承了傳統(tǒng)機(jī)車的“V”形設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

結(jié) 語(yǔ)

從設(shè)計(jì)傳承角度研究軌道車輛外觀與涂裝設(shè)計(jì)具有較為重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文以我國(guó)鐵路機(jī)車為研究案例，運(yùn)用視覺(jué)動(dòng)力學(xué)理論，研究了“V”形符號(hào)在展現(xiàn)鐵路機(jī)車車頭視覺(jué)動(dòng)力時(shí)所運(yùn)用的三種方式，分析了不同“V”形形態(tài)對(duì)鐵路機(jī)車外觀的影響，提出可以從采用“V”形涂裝（造型）、借助變形“V”形涂裝（造型）、利用傾斜 “V”形涂裝（造型），共三種方式來(lái)營(yíng)造軌道車輛外觀的視覺(jué)動(dòng)力效果，為軌道車輛外觀與涂裝設(shè)計(jì)開(kāi)啟了新思路?；谒岢龅倪@三種典型視覺(jué)動(dòng)力營(yíng)造方式，設(shè)計(jì)了一款概念機(jī)車車頭，并將“V”形形態(tài)運(yùn)用到了該方案的外觀造型與涂裝設(shè)計(jì)中，形成了一種全新的“V”形機(jī)車設(shè)計(jì)語(yǔ)言，為今后開(kāi)發(fā)能夠傳承我國(guó)機(jī)車歷史文化及典型設(shè)計(jì)語(yǔ)言的鐵路機(jī)車車頭提供了有價(jià)值的參考。