基于高铁客舱环境的智能售卖服务公共设施设计.pdf

众创空间科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 27 期基于高铁客舱环境的智能售卖服务公共设施设计任同歌，涂益心，李洋*（天津理工大学 艺术学院，天津 300384）随着高铁出行的快速普及，高铁“旅行生活”逐渐成为了现今我国人民出行的重要组成部分，高铁乘车环境也成为了民生建设的重点。目前，虽然自动售货机在日常生活中得到普遍使用，但高铁上仍采用最传统的人工售卖方式，这不仅会影响售货效率而且会大大降低乘客们的出行体验。针对上述应用需求进行大量的市场调研与分析，提出一款适应高铁客舱环境的智能型自助式售卖设施设计产品。该设计改变了高铁客舱环境中单一、低效的人为售货方式，使旅客可以通过该设备满足自己的服务需求，提高服务质量和经济效益，以此来解决高铁客舱销售服务中效率低体验差等问题，从而使乘客们产生优质的旅途体验。1高铁客舱环境下销售服务现有问题截至目前，中国已在长三角、珠三角、环渤海等地区城市群建成高密度高铁铁路网，东部、中部、西部和东北四大板块区域之间完成高铁互联互通。庞大的客流总量带来了可观的经济收益，同时也带来了巨大的服务需求。根据调查研究发现，传统的人工推车售卖服务方式，需要乘务人员多次往返各个车厢，同时由于车厢内部空间狭窄，无法实施多人协作配合，也不便于推车在车厢首尾部掉头，增加了安全隐患；人工推车售买的商品种类数量会受到推车的容量限制，往往需要到指定车厢进行多次人工补货；导致售卖服务往返效率低，服基金项目：天津市级大学生创新训练项目（202110060012）*通信作者：李洋（1986-），女，博士，讲师。研究方向为工业产品设计，文创产品设计，服务设计。摘要：基于高铁客舱环境中售卖服务设施的现状，以出行人群的乘车体验为主导展开调研和分析，在各种应用场景下自动无人售卖设施以其随时随地的自助型购物模式，为消费者带来及时、方便的消费体验。然而，高铁列车客舱环境中的销售模式仍采用人工推车售卖方式，存在着消耗人力、效率低、服务不及时和乘客体验不佳等问题。该文以满足高铁列车客舱环境下乘客餐饮购物等需求和提升用户消费体验为目标，拟设计一款智能售卖公共服务设施。该设计拟利用物联网人工智能和无人配送等技术，通过手机等移动终端app 匹配无人配送服务终端设施服务的方式解决乘客旅途中的购物需求，优化高铁出行的旅途体验。关键词：物联网；高铁客舱；体验升级；无人配送；交互设计中图分类号院TB47文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2023冤27-0029-05Abstract:Based on the consideration of the current situation of selling service facilities in the high-speed rail cabinenvironment,the research and analysis are dominated by the travel experience of travelers,and the automatic unmanned sellingfacilities take its self-service shopping mode anytime and anywhere in a variety of application scenarios.It brings timely andconvenient consumption experience for consumers.However,the sales mode in the cabin environment of high-speed trains stilladopts the manual cart sales mode,which has some problems,such as manpower consumption,low efficiency,untimely service,poor passenger experience and so on.In order to meet the needs of passengers in the cabin of high-speed train and improve theconsumer experience,this paper intends to design an intelligent sale of public service facilities.The design intends to use theInternet of Things artificial intelligence and unmanned distribution and other technologies,through mobile terminals such as mobilephones app matching unmanned distribution service terminal facilities to solve the shopping needs of passengers during thejourney,and optimize the travel experience of high-speed rail travel.Keywords:Internet of Things;high-speed rail cabin;experience upgrade;unmanned distribution;interaction designDOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.27.00729-2023 年 27 期众创空间科技创新与应用Technology Innovation and Application务不及时，乘务员体力消耗大，不仅提高了人工成本，而且极大地消磨了乘客的消费欲望，降低了经济效益。为深入了解消费者对于高铁环境下智能售卖服务设施的需求，项目组成员采用问卷调查与深入访谈法进行了系统的市场调研。根据调查显示，在参与调研的消费者中，有 60.48%的消费者乘车时间在 25 h，10.48%乘车时间在 5 h 以上，29.03%在 2 h 以内，见表1。然而通过餐车购买食品的乘客只有 24.19%，高达42.74%的乘客选择自带食物。消费数据调查中，有20.97%的乘客基本不产生餐饮消费，消费在 100 元以下的乘客占到调查人员总数的 54.84%，见表 2。可见传统的高铁客舱服务模式下所能提供的服务与乘客需求不够协调，仍有很大进步空间。表 1乘车时间统计数据表表 2乘坐高铁时的餐饮消费表根据数据显示，在调查人员中有 41.94%认为高铁销售服务不及时，53.23%的乘客认为高铁消费价格高，62.90%的乘客认为高铁消费品少，见表 3。综上所示，调查显示旅客在乘坐高铁时对于提高服务效率和提升消费体验有较强需求，而现今已有的人工手推车销售方式与消费者需求在很大程度上不相符。表 3无餐饮消费的原因2消费者需求方向研究分析通过数据统计，调查显示乘坐高铁的旅客更倾向于体验使用便利、具有较多商品品种的售卖设施，由此看来，现今已有的人工推车与消费者体验需求在很大程度上不相符。调研数据显示高达 80.65%的受访者表示人工推车商品种类较少，稍有不便或并不能够较好满足自身需求，多数受访者表示高铁上走动不便，相比于传统的自动售货机，分别有 46.77%、75.00%的调研对象更倾向于体验可移动送餐、使用开发 App 软件进行点餐的无人售货机，见表 4。在深度访谈中，考虑到性别差异、职业类别差异、年龄差异等因素，项目组成员从各个年龄段分别挑选3 名高铁工作人员、高校大学生、2535 岁的上班人员作为访谈对象，采用面对面的形式，进行时长不低于30 min 的采访。访谈采取滚雪球式方法，即直到被访谈者的谈话内容不再有新的相关想法、意见出现为止。由于高铁的快捷与便利性及国内高铁建造的迅猛发展，中国高铁客流量已高居世界第一。针对这庞大的出行群体，改善乘车服务质量和引进新技术高效率的服务产品是解决当前服务端问题的有效途径，目前绝大部分高铁仍仅采用人工推车售卖的方式解决旅客的食物和饮料需求，且高铁的人工推车出现频次较低，很难满足乘客的需求。综上所述，设计并推出能够在高铁环境下交互端和硬件端相互配合的服务设计才能更好地满足消费者需求，符合新零售时代、数字化时代特点的智能售卖服务已成为当下的主要趋势和重点问题。表 4用户期待的高铁智能售卖功能统计表3国内外智能服务设施技术发展现状3.1标准扫码式售货机标准的扫码式自动售货机内部控制系统采用VHDL 描述语言，用有限状态机进行系统状态描述，通电复位后系统自动初始化，根据外界输入的信号转换投币状态、销售状态、找零状态。常见的输入取货码式快递柜工作原理类似于标准扫码式售货机，3.2智能扫码售货柜初期的自助式智能扫码售货柜使用 RFID 及射频标签商品拿出时则被识别。早期该种售货柜通过 RFID和重力感应技术达到自助售卖的效果。在此基础上动乘车时间 占比（%）5 h 以上 10.48 25 h 60.48 2 h 以内 29.03 餐饮消费 占比（%）10 元以下 20.97 100 元以下 54.84 100500 元 29.03 500 元以上 4.03 原因 占比（%）高铁消费价格高 53.23 服务不及时 41.94 消费种类少、不便捷 62.90 食品没有保鲜 18.55 售卖功能占比（%）可移动至座椅的送餐功能46.77可以使用 App/小程序点餐75.00小巧灵活的外观48.39多功能一体化，具有保鲜功能17.7430-众创空间科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 27 期态视觉识别智能柜采用视觉识别混重力技术。通过安装摄像头、传感器判断顾客的取货动作，判断商品的位置和状态。3.3无人配送机器人3.3.1自主定位导航技术自主定位导航规划指机器人导航的线路规划方案，即机器人在环境中如何行走。路径规划分为全局路径规划和局部路径规划，全局路径规划指在地图中提前指定目标点，规划出全局路径，使得此后机器人的行走轨迹依赖于此路径，常用算法包括 A-star、Dijkstar、Voronoi 等。局部路径规划是在全局规划的基础上，结合局部障碍物等信息，通过电机对机器人进行运动控制，如 DWA 算法。实际场景中，路径规划根据需求有诸多变化，包括固定点规划、固定路线规划、最短距离规划和远离障碍物规划方案等。3.3.2传感器技术机器人避障需使用的传感器有激光雷达、深度相机、超声波传感器、物理碰撞和跌落检测等。常见的机器人避障基本采用激光雷达，但如果仅使用激光雷达作为唯一的一种避障传感器，无法使其在一些复杂场所胜任避障工作，需要为机器人配备其他的传感器作为补充，如超声波传感器，其由负责发射器和接收器 2部分组成，根据发射和接收的时间差可以计算并得到与障碍物的距离，从而避免碰撞，透明物体也能正确感应提前减速，特点是成本较低，实施简单，可识别玻璃、镜面等物体。4针对高铁客舱环境下智能售卖服务设计的解决方案4.1移动端交互设计与无人配送平台相结合从高铁客舱售货服务现状和用户体验调研中发现，在高铁客舱中传统售卖方式最重要的痛点在于需求端和供给端无法及时便捷地进行交流，而供给方的服务存在严重的效率低服务不及时的困难，造成这种困难的原因在于售卖方式采用人工寻售很难精准地找到有需求的用户，而传统手推车在载货量和商品提供的种类上都受到很大的限制，导致整个销售流程包括购买行为、交易过程都极大降低了时效性。高铁这种高速时空移动的交通工具最大的特点就是时效性，对于短途旅行的人来说，可能到达终点站之后也依然等不到售货员的到来，这就为设计思考提供了一个重要的切入点。基于以上分析对于高铁客舱环境下的售卖流程应该采取移动端交互和人工智能移动平台的结合，在软件和硬件的结合下打通需求和供给的桥梁，用户可以在手机终端进行服务需求的操作，而供给方通过智能无人移动售货终端及时便捷地提供服务，这样极大地提高了服务的效率，也极大增加了旅行的用户体验，提升了经济效益。4.2终端智能配送服务硬件产品功能设计方案我们对智能设施的设计采用模块化车辆设计方式，智能无人移动底盘作为运输单元，而销售箱体作为功能单元进行设计。运输单元的设备具备无人行驶能力，对需求端所在位置将通过路径规划进行快速定位从而快速到达指定车厢和座位。对货舱进行设计使其具备冷藏保鲜功能，能够使乘客清晰地看到箱体内的商品，并增加商品种类。采用顶端出货的设计，减少货仓内部人为接触，给用户干净便捷的购买体验。如图 1所示智能无人底盘具备路径规划和目标定位的功能。通过与模块化箱体的机械机构连接给模块化箱体提供电源和通信功能。在销售箱体设计上，采用透明箱体和上出货口方便用户便捷地拿取货物，并设计了信息展示屏幕和安全灯光提示等功能，如图 2 所示，在设备维护和货物补充方面也做出了相应的思考，由于采用模块化设计，在服务单元需要补充货物时只需要进行服务模块的更换。图 1智能无人移动底盘设计稿4.3App 智能交互设计方案高铁客舱中智能售货设施最重要的环节就是交互，交互端的设计重点在于要使用户能够简单易用地通过 App 便捷地实现列表商品选择、在线支付和掌握送货信息等功能，因此针对不同乘客需求在易用性和便捷性上做了针对性的设计思考。31-2023 年 27 期众创空间科技创新与应用Technology Innovation and Application图 4作者手绘 App 界面设计 14.3.2运行端交互设计方案运行端分为 3 个主系统进行协调。淤用户通过App 入口可以通过商品展示选择需要商品进行下单，系统生成订单后会进行协作分工；于c 端接受确认订单信息后会向云计算发出指令进行优先级订单排序，主要考虑不同乘客的旅行时间和座舱位置进行路径最优规划；盂云计算服务器向无人配送车发送路径规划，配送车开始送货，在送货之前用户可以选择取消订单；榆配送车开始送货后 c 端将会收到预计到达时间信息；虞c 端收到货后将自动完成订单，页面跳转评价页面，如图 6 所示。图 5作者手绘 App 界面设计 2图 2销售箱体设计稿4.3.1用户端交互设计方案用户端设计主要分为 4 个流程：淤用户在扫描座位上的二维码后将进入购物车环节，用户在购物车界面将清晰地看到商品的种类、数量、商品金额和详细信息，选中需要的商品放入购物车中，填写相应的车厢座位，这里需要说明的是后台大数据将会对用户的到站时间进行优先级排序。于用户在支付完金额以后可以看到个人信息的包括车次、车厢座位、联系电话和姓名、送达时间，确保订单的准确性，用户可以实时关注配送终端的动态和预计到达时间。盂商品送达后将会通过手机二维码验证方能取餐，确保商品的准确性，收货成功后完成此次交易。榆订单完成后将进入服务评价，如图 3图 5 所示。图 3用户端页面流程图首次站点选择页首页（商品列表）点击进入贼葬遭 切换站点选择商品详情页订单列表页站点切换页确认订单点击进入确定订单页支付订单详情页取货码确认取货渊下转 36 页冤32-2023 年 27 期众创空间科技创新与应用Technology Innovation and Application图 6运行端页面端流程图5结束语基于高铁客舱环境下的智能售卖公共服务设计立足于从生活实际出发去发现问题。以高铁客舱环境售卖服务的弊端和用户需求体验的痛点为切入点，通过对当前服务现状、用户体验的大量调研分析出问题的原因和解决的措施，通过创新的设计方案解决人们日常出行的痛点，提升用户体验，通过技术与设计的结合更好地服务社会，提高中国高铁的经济效益。参考文献院1 艾瑞咨询研究院援中国无人零售行业研究报告Z援2018：246-310.2 邢郁川.基于场景理论的新零售服务设计策略研究D.无锡：江南大学，2020.3 王墨竹，姚建明.基于顾客多维满意度刻画的无人零售终端配置优化研究J援管理学报，2019，16（1）：133-141援4 李振中，许设，马文博.无人物流车末端配送研究J.中国汽车，2021（8）：14-17.5 闫嘉琦，宁芳.服务设计理念下的快递无人配送系统设计研究J.工业设计，2021（11）：121-123.6 王姣阳.基于 SWOT 分析无人配送问题研究J.中国储运，2023（2）：102.3结束语本文所设计的3D 打印机，基于柱坐标系设计。主要采取外啮合行星齿轮的方法，使 2 个柱座在工作台上实现打印工作。在柱座上采用悬臂梁结构，实现喷头在工作台上的打印工作。本文主要通过 ADAMS 运动仿真针对 3D 打印机在工作过程中的 3 种情况做了运动学仿真，分析运动工作的可行性，然后对 2 个喷头的位移、速度曲线、挤出机和丝杠连接点的受力情况进行分析。3 种工作过程的仿真结果都满足打印机的要求，并且工作过程中丝杠所受到的力均在强度校核所预设的力之内，所以该 3D 打印机可以顺利运行。参考文献院1赵钱孙，陈继飞，吴桂峰，等.3D 打印机发展及其结构分析J.橡塑技术与装备，2021，47（24）：44-48.2袁平，谢焯俊，张泽，等.基于 ANSYS Icepak 的 FDM 3D 高温打印机喷头散热优化研究J.机械，2021，48（11）：10-16.3何昱煜，程军，刘益剑，等.高温 FDM 喷头的有限元建模及温度场仿真J.塑料，2019，48（2）：79-81.4陈延凯，史延春，张建辉.基于 FDM技术 3D 打印机结构与工艺参数优化的研究D.浙江：杭州电子科技大学，2020.5岳桂林，蔡小建，顾焱.桌面式 FDM型 3D打印机常见问题综述J.科技风，2020（34）：189-190.6曾达幸，张星，樊明洲，等.3-CUR 解耦并联 3D 打印机结构优化与动力学分析J.中国机械工程，2017，28（12）：1413-1420.7夏驰，曹良成，冯联华，等.机械臂 3D 打印技术及系统的试验研究J.机械设计与制造，2018（2）：107-109.8徐海璐，房剑飞，韩雪，等.基于机械臂的 3D 打印机控制系统研究J.机械工程师，2021（5）：9-10，14.9李瑞，王思雨，陆磊磊，等.四轴机械臂式 3D打印机J.中国战略新兴产业，2018（44）：163.10张小建，夏炜炜，黄嘉昊，等.并联臂式 3D 打印机机构设计与研究J.中国高新技术企业，2016（33）：5-6.11王建，张弓，何文杰，等.基于极坐标的新型 3D 打印机的设计与实验研究J.现代制造工程，2019（6）：43-49.12吴守军，冯辅周，吴春志，等.行星轮系动力学分析与响应表示方法研究J.振动工程学报，2021，34（6）：1177-1186.13张旭东，杨林杰，曹延军，等.行星齿轮传动系统发展及关键技术研究进展J.化工机械，2021，48（6）：803-809.14巫世晶，任辉，朱恩涌，等.行星齿轮传动系统动力学研究进展J.武汉大学学报（工学版），2010，43（3）：398-403.渊上接 32 页冤商品展示确认下单状态同步生成订单等待配送执行配送送货中已送达已取消已送达已取消待送达开始配送取得路径等待配送生成订单生成订单优先级分析调度配送车代表状态代表操作c 端入口配送车云计算未取货用户取消36-