校园多功能道路清雪车设计探究

刘振达 赵婷

本文针对校园清雪设备为主要研究方向，改变现有清雪车的排雪和处理雪的方式，采用仿生（独角仙）设计，运用有设计感的曲线造型，让驾驶者在使用清雪车时不会感受到机械的冰冷感。在功能上，可实现对“浮雪、积雪、冰雪”三种状态雪的清理，实现一车多功能。清雪车整体采用可旋转式设计，在处理雪时更加方便;车采用履带式，防止侧滑，可提高在校园内的安全系数，使师生安全出行。本次设计引入产品造型语义学与设计心理学，力求在生理上和心理上均可满足除雪工作人员更高层次的需求，提升清雪工作效率，达到设计使生活更美好的目的。

1 校园清雪现状及调研

我国北方冬季气候严寒，伴有多次、大规模强降雪，冰雪路面导致交通事故发生率是平时的4-5倍，在校园内学生因雪受伤也只升不降，国家每年因此造成的经济损失达几千万元。道路的清雪问题已经越来越引起各级政府部门的关注和重视，而且校园道路环境特殊，体现为道路窄、路口多、人流量大等方面。所以针对校园设计一种多功能、高效率的清雪车是有重要意义的。

相对于公路等其他路面及场地，校园内路线复杂、道路窄、面积小等，不灵便的大型清雪设备无法在校园内作业;另一方面，校园内相对于校外，人员冗杂，由于上课随时都有不定的同学行走，现有清雪车的溅射、喷射式的清雪方式给同学们带来了极大的安全隐患，所以在校园内更多的是人工除雪，这也给校园内工作人员造成了超负荷的工作。“浮雪”工作人员要人工大面积清扫;被车辆和同学踩实踩硬的厚雪，工作人员需要用特殊的工具手工“剁”，浪费大量的人力物力。现有的清雪机械不能更好的适用于校园，对校园清雪车的设计有很大的发挥空间。

2 设计构思及方案

清雪工作会因清雪的环境不同会有不同的清雪方式，例如：面积大的开阔场地，除雪要采用速度快、工作截面宽的设备;道路窄，凹凸不平的路面，却只能用人工去清理。所以，在进行设计前，需要细分校园环境，明确需要解决的问题后再有针对性地解决。同时我们要引用设计心理学，从心理层面满足清雪工作人员或清雪车驾驶员的心理需求，使他们在使用清雪车的时候不会产生厌烦、枯燥感，用设计去帮助清雪工作人员，降低超负荷的劳动量。让设计的产品改变校园清雪的工作模式。

由于校园环境特殊，对清雪车的设计有着不同的要求，在结构、功能、舒适性、安全性上都需要进行深入的设计。目前传统的清雪车款式较多，都可以满足清雪的功能，但是在功能上却是单一的，排雪的方式也是不能够适用于校园的。从清雪车的功能上说，大面积使用应是清雪工作面大、速度快;小面积凹凸不平的路面使用清雪车应该是体积小巧、轻便灵活;在校园内使用的清雪车则追求高效率、安全、舒适、多功能;“浮雪-积雪-冰雪”这三大状态的雪又可细分为新雪、粉雪、粒雪、压雪、冰雪、冰膜和冰雪混合物。现有的清雪车是很难兼顾清理这么多种状态的雪的功能。浮雪清理要有滚刷装置;积雪清理要有辊轮装置;冰雪清理需要特殊的破冰装置;余雪清理要有扫刷装置;排雪的方式不同也需要不同的结构装置。

根据这种特殊的校园环境，结合清雪工作人员的需求和清雪车驾驶员的心理因素，设计一款多功能的清雪车。运用仿生设计方法，将整体造型仿照生物独角仙的形态，将清雪车的功能分为3大模块，分别体现清雪、破冰、集雪。也可以更换滚刷，调整工作模式，在秋季可以扫落叶，一车多用，更加经济。

清雪车最基本的作用是满足平常清雪的作用。结合设计调研，本次设计的重点放在外观造型和使用功能上，如图1，图2。

1）外观造型上：外观造型设计采用仿生设计，采用曲线外形，避免出现锋利的棱角，使其给人的感觉不是那么生硬、那么冰冷。同时流线型也能够使清雪车更有设计感，具有一定的亲和力，让清雪工作人员不会觉得在使用一个大铁块，而是一个具有独特造型、带有设计感的清雪车。外表新颖大方且功能强大的清雪车避免让驾驶员在使用时产生厌烦感，满足他们的心理需要，在舒适性、操控性、安全性尽可能满足。

2）使用功能上：考虑到校园清雪工作的繁重，人工清雪效率低、任务量大。模拟清雪的工作场景，将本次设计的核心放在功能的创新上。本次设计的功能创新有三大部分，体现在对“浮雪、积雪、冰雪”三种状态雪的清理，第一部分为、清雪、扫雪和旋雪部分，采用滚刷和刨刀结合的方式，并且可伸缩;第二部分为破冰辊轮，由液压臂支撑，辊轮的齿有方形齿和锥齿交错放置，可对冰层进行划和刨的作用，通过高速旋转震动，对冰层进行破除;第三部分为集雪部分，可将清雪车前方的雪收至集雪室内，并且集雪室内部可对雪进行多面压实，形成块状，再由输出装置排到路边。

3）辅助功能上：清雪装置采用智能避障系统，可应对路面的凹凸不平，以保证清雪属具的完好，也是对路面的保护;驾驶室的玻璃采用曲面全屏样式，在清雪作业中可以给驾驶员开阔的视角，也可以清晰的观察清雪时清雪属具的状态，更有效率的进行清雪;清雪车集雪室排雪后门采用液压推力杠杆，通过液压缸的推力，将集雪室后门开启;集雪室收雪容量在驾驶室内有智能显示，即时显示当前装雪量，待装满雪后，有提示音提醒驾驶员把压制成块的雪排出;车身主体颜色采用美术黄，既体现了工程车辆需要的警示色，也体现了设计创新的科技感。

3 结论与展望

在设计过程中，充分了解校园工作人员对清雪工作的需求，考慮他们的心理情绪特点，结合产品的人性化、安全性、经济性、实用性等因素，深入研究产品的形态、结构、材料等设计因素与受众的特殊关系，以美学、社会学、心理学概念为设计宗旨。以人为本，以多角度、多方位、深入化、细节化的设计理念为手段，使校园清雪车设计既有艺术设计的共性，又有实际价值的个性。

（作者单位：东北石油大学机械院工业设计系）