高铁车厢乘客设施的智能技术融合研究_张野.pdf

第 44 卷 第 12 期 包 装 工 程 2023 年 6 月 PACKAGING ENGINEERING 49 收稿日期：20230127 基金项目：国家重点研发计划项目课题：“面向冬奥的京张高铁配套视觉全方案设计技术示范”（2020YFF0304106）作者简介：张野（1980），男，博士，教授，主要研究方向为工业设计与视觉传达设计。高铁车厢乘客设施的智能技术融合研究 张野，宋佳玥，张鑫（北京交通大学，北京 100044）摘要：目的目的 明确高铁乘客智能化功能需求，提出高效能的车厢乘客设施智能技术应用体系。方法方法 运用服务设计、行为分析、用户痛点研究、需求-满意度模型等进行智能化功能需求分析，通过专家访谈、文献梳理、总结归纳等方式进行类型研究。结果结果 在分析高铁乘客体验痛点的基础上，将其转化为具有优先级的智能化功能需求，进而明确车厢设施载体的智能化应用机会点，结合现有智能化技术分析，明确车厢 7 类区域设施与智能技术结合的原则及技术要素，最终提出高铁车厢乘客设施的智能技术应用体系。结论结论 在智慧高铁时代下，明确乘客设施智能化技术应用的要素及原则尤为必要，可以为未来的列车设计人员提供有关如何运用智能设施及其技术提升乘客体验的理论知识和实践参考。关键词：智慧高铁；乘客设施；智能化；技术应用 中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)12-0049-11 DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.12.005 Intelligent Technology Fusion of Passenger Facilities in High-speed Rail Carriages ZHANG Ye,SONG Jia-yue,ZHANG Xin(Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China)ABSTRACT:The work aims to clarify the intelligent functional requirements of high-speed rail passengers,and propose a high-efficiency intelligent technology application system for passenger facilities in carriages.Service design,behavior analysis,user pain point research,user needs-satisfaction model,etc.were used to analyze intelligent functional require-ments,and type research was conducted through expert interviews,literature review,summary and other methods.The pain points experienced by high-speed rail passengers were analyzed and transformed into priority intelligent functional requirements,and then the intelligent application opportunities of the carriage facility carrier were clarified.Based on analysis combining current intelligent technologies,the principles and technical elements of technology integration of 7 kinds of area facilities and intelligent technologies were clarified,and an intelligent technology application system for high-speed rail passenger facilities was finally proposed.In the era of smart high-speed rail,it is particularly necessary to clarify the elements and principles of intelligent technology application for passenger facilities,which can provide theo-retical knowledge and practical reference for future train designers on how to use intelligent facilities and technologies to improve passenger experience.KEY WORDS:smart high-speed rail;passenger facilities;intelligence;technology application 智慧高铁系统作为世界铁路未来的发展方向，是高铁安全苛求巨系统与“云物移大智”等新兴变革性使能与赋能技术结合的产物，是认知和行为科学在深度融合的基础上，全面感知系统，分析其机理并优化其行为，使列车在运行、维修、运营服务等方面具备可演进提升的自感知、自适应、自学习、自决策、自修复的能力，从而实现自学习自主运行、自诊断状态维修、自适应易行服务的新一代高速铁路系统。在此背景下，列车工业设计也在历经了“人机工程学”“产品语意学”“人性化设计”“服务设计”等阶段后，全50 包 装 工 程 2023 年 6 月 面进入了“智能设计”时代。因此，明确乘客的智能化应用需求，分析现阶段车厢设施与智能技术结合的可能性，构建“乘客需求+设施载体+智能技术”的应用体系，是列车工业设计界需要优先探讨的关键问题。1 高铁智能化应用研究现状 乘客服务设施研究是高铁智能化应用的前提，已引起了国内外广泛的学术关注，法国 TGV 与德国 ICE等企业已采用人机工程学与服务设计结合的方式对高铁车厢设施进行再设计1。刘羽等2通过研究不同年龄段、不同性别的轨道交通乘客信息需求及行为路径，归纳了各类年龄段乘客接受信息的渠道与偏好；陈悦勤3对上海市轨道交通进行了实地调查及市场需求分析，明确了乘客对公共设施有不同的完善和增设需求；Shostack4、Alan 等5和 Parasuraman 等6等通过服务蓝图法，分析乘客在高铁二等座车厢服务体系中重点关注的内容。这些前期工作积累了大量用户研究成果，明确了高铁车厢乘客服务设施的基本要素组成，为进一步分析智能化与高铁乘客设施的融合性问题奠定了基础。在智能技术应用方面，自 2017 年起，依托智慧京张、智慧京雄等重点项目，我国从工程建设、技术设备和经营服务等方面开展创新实践，初步构建了中国智慧高铁的系统雏形。在工业设计领域，复兴号CR400BF-C 型列车首次实现了时速 350 km/h、自动驾驶（有人值守）、智能交互终端、乘客信息系统等功能，使之初步具备了智能化列车的特征。艾渤等7提出 5G 物联网应用于车站智能安防系统与智能传感设备，能够通过视频监测判断人员拥挤度，并进行温湿度的自动控制与调节。智能化列车票务系统也能实现座位资源的优化分配。但车厢乘客设施的智能化应用尚不全面，相关研究主要集中于座椅、空调、照明等方面，其中依据乘客生理信息实现座椅自适应调节的研究较为广泛，张清奎等8通过实验证实在高铁车厢内建立智能专家系统，可以实现座椅自适应主动减振控制与传感器抗疲劳设计，通过调节座椅的角度、气垫压力等，能够提升座椅的舒适性。智能化应用研究的另一个重点在于为乘客提供多样化的娱乐内容和互动体验，如 VR 游戏、互联网电视、音视频等。主动噪声控制与车内低频噪声控制技术的发展也为满足乘客的空间私密性需求提供了可能。整体看来，当前高铁智能化应用研究多偏重列车运行、运营等方面，面向乘客体验设施的智能化应用维度较为单一。应在全面梳理乘客体验痛点的基础上，系统评估各项需求机会点的优先级及其涉及的空间资源博弈，结合对现有空间区域设施的分析，明确智能化功能需求，并综合考虑现有条件下的智能化技术实现难度、成本及其时效性，实现乘客需求、设施载体、智能技术的三者融合，以求得最优的应用效能。2 高铁乘客智能化功能需求分析 明确需要优先满足的高铁乘客智能化功能需求，是智能技术高效应用于车厢设施的前提。应首先寻找乘客需求与空间设施服务之间的差距及痛点，并将其转化为具体的智能化功能需求，进而使用乘客需求-满意度模型对其展开评估，从而遴选出其中最具智能化价值的高效功能需求。2.1 高铁乘客体验痛点分析 高铁出行场景中的人-机-环关系错综复杂，乘客行为容易受到空间资源和行为触点的限制，导致“需求-行动”通道受阻，产生一系列体验痛点问题。而服务设计将工业设计传统的“人-机”关系研究拓展为“人-机-事”的研究，可以帮助研究人员精准地发现乘客旅程体验中的痛点问题，有助于明确各需求要素，构建主次有序的乘客需求机会点。目前，高铁二等车厢的客运量较大，但智能化应用程度较低。因此，本文以中国智能化程度最高的复兴号 CR400BF 型京张高铁列车二等服务设施为研究对象，通过分析乘客全流程旅行行为需求，发现旅程中存在的乘客体验痛点。通过服务设计的实地服务走查与建设性交互研究法，结合环境学行为学中的行为约束、行为规律、行为轨迹图分析法，对北京至张家口线路中的CR400BF 型高铁二等车厢展开全流程乘客行为勘测。调研内容包括对乘客一系列行为活动的观察，以及对 40 名乘客进行深入访谈。分析结果发现尽管高铁二等座车厢内乘客的个体参数（包括年龄、性别、职业、学历水平、出行目的、出行人数等）存在差异，乘坐流程也可能因不同站点和人流量而异，但他们从进入车厢到离开车厢的行为呈现出高度的相似性。为更加准确地解读乘客在不同阶段的需求，结合智慧高铁乘客出行行为特征，界定了乘客的 7个主要行为阶段：进入车厢、寻找座位、放置行李、乘坐高铁、取回行李、等候下车、离开车厢。通过阶段划分和行为节点划分，共计得出 27 个主要行为节点（见图 1）。针对上述 27 个行为节点，通过访谈法及服务设计接触点进行分析，得到乘客流通闭塞、乘坐舒适性差、空间狭窄等 46 个多数乘客公认的体验痛点，进而依据乘客反馈的强烈程度对上述痛点问题进行排序，排除部分现有技术难以达到、无智能化技术应用必要的痛点问题，并对类似项进行合并，最终整合筛选出 30 个最为重要的乘客体验痛点问题，将其代入7 个主要行为阶段中，建立了智慧高铁乘客体验痛点模型。可以看出，乘客体验痛点问题主要集中在乘坐高铁、取回行李两个行为阶段中，其中前者是耗时最长的阶段，特别是在客流高峰期，这些问题表现得更加突出（见图 2）。第 44 卷 第 12 期 张野，等：高铁车厢乘客设施的智能技术融合研究 51 图 1 智慧高铁用户行为阶段与行为结点 Fig.1 Smart high-speed rail user behavior stages and behavior nodes 图 2 智慧高铁乘客体验痛点模型 Fig.2 Passenger experience pain point model for smart high-speed rail 2.2 痛点向智能化功能需求转化 采用文献研究法、专家访谈法，进一步分析解决乘客体验痛点所对应的智能化功能，其中乘坐阶段的乘客体验痛点共计 18 个，转化为 12 个智能化功能需求点（见图 3），非乘坐阶段的乘客体验痛点 12 个，转化为 9 个智能化功能需求点（见图 4），总计 2