地铁客室设计的意象评价研究.pdf

设计与理论2023 年 第 7 期060/INDUSTRIAL DESIGN 工业设计地铁客室设计的意象评价研究外从整体的角度关注地铁客室设计的相关研究较少，对于地铁客室设计的研究多从车厢内亮度、颜色出发，探讨车厢内氛围对乘客视觉舒适度和乘坐体验的影响，进而指导车厢内氛围设计8-10。为弥补已有研究的不足，研究从实证的角度出发，将感性工学理论运用于地铁客室设计的意象评价中，采用语义差异法和眼动追踪技术对地铁客室设计的意象进行整体评价，探究被试者评价地铁客室设计时的心理反应和视觉偏好，为设计师设计选型工作提供客观数据支撑，同时也为同类研究提供新的思路。将感性工学方法融入地铁客室设计的意象评价工作中，结合眼动追踪技术，主客观数据结合探究被试者对地铁客室设计的感受，研究思路如图 1 所示。2 基于感性工学的地铁客室设计意象评价思路2.1 实验材料收集随着中国城市城市化进程的不断推进，城市轨道交通系统进入快速发展时期。地铁作为城市轨道交通系统的重要组成部分，具有运量大、效率高等特点，成为了越来越多城市居民出行的选择，对居民的生活产生了深刻的影响1。为应对城市化进程给地铁系统带来的挑战，提升居民的乘坐体验，相关的研究迫在眉睫。作为地铁系统中影响居民乘坐体验的重要因素，地铁客室设计对于彰显城市文化、传达特定意象感受有一定作用，如何进行科学评价，就变得极为重要。1 地铁客室设计的意象评价研究思路地铁客室是一个众多工业品集合的环境空间，对其室内设计的评价不同于对传统工业品的设计评价2-4，不应局限于对单一设施的造型、颜色以及设施布局等具体设计要素的评价5-7，而更需要从整体的角度评判整个地铁客室的风格设计。但目前国内摘要：针对目前对于地铁客室设计的意象研究较少，缺乏系统客观评价方法的问题，将感性工学方法应用于地铁客室设计意象评价工作中，利用语义差异法与眼动追踪技术，主客观数据相结合，探究被试者在欣赏地铁客室设计时的心理反应与视觉偏好。通过实证研究发现，被试者对地铁客室设计有具体的心理需求，且存在明确的视觉偏好。研究对于丰富地铁客室设计意象研究方法，为设计师提供地铁客室设计设计优化建议有一定实践意义。关键词：感性工学；语义差异法；眼动追踪；地铁客室设计；意象评价中图分类号：TB472文献标识码：A文章编号：1672-7053(2023)07-0060-04基金项目：中车株洲电力机车有限公司与华侨大学合作项目地铁列车客室视觉系统优化项目（13021430000030）；2020 年度教育部人文社会科学研究项目神经美学视域下产品设计审美元素实证研究（20YJA760067）作者简介：姜彦廷（1999），男，内蒙古呼伦贝尔人，在读硕士研究生，研究方向为感性工学李鹏飞（1981），男，安徽萧县人，正高级工程师，研究方向为轨道交通工业设计通信作者：李艳（1973），女，河南南阳人，博士，教授，研究方向为工业设计、人因工程等姜彦廷1李鹏飞2李艳1（1.华侨大学机电及自动化学院，厦门 361022；2.中车株洲电力机车有限公司，株洲 412000）姜彦廷，等地铁客室设计的意象评价研究A b s t r a c t：In response to the current lack of research on the overall style image of subway passenger compartments and the lack of systematic and objective evaluation methods,the perceptual engineering method is applied to the evaluation of subway passenger compartment style image.By utilizing semantic difference method and eye tracking technology,subjective and objective data are combined to explore the psychological reactions and visual preferences of participants when appreciating subway passenger compartment style.Through empirical research,it was found that participants have specific psychological needs for subway passenger compartment style and have clear visual preferences.The research has practical significance in enriching the research methods of subway passenger compartment style imagery and providing designers with suggestions for optimizing subway passenger compartment style design.K e y Wo r d s：Kansei Engineering;Semantic Difference Method;Eye Tracking;Subway Passenger Room Design;Image EvaluationR e s e a r c h o n I m a g e E v a lu a t io n o f S u b w a y P a s s e n g e r R o o m D e s ig nJIANG Yanting1LI Pengfei2LI Yan1(1.College of Mechatronic and Automation,Huaqiao University,Xiamen 361021,China;2.CRRC Zhuzhou Electric Locomotive Co.,Ltd.,Zhuzhou 412000,China)设计与理论2023 年 第 7 期INDUSTRIAL DESIGN 工业设计 /061从国内外网站，期刊，报纸等渠道搜集无乘客干扰，风格各异的地铁客室图片 33 份，通过专家小组讨论去除相似样本，得到最终实验材料 21 份。为排除无关变量对地铁客室设计意象研究的影响，对21 份图片材料的亮度进行了统一，部分实验样本如图 2 所示。根据已有相关成果11-14，搜集了尽可能多的地铁客室设计意象词汇对，汇总后邀请了 7 人的专家小组对意象词汇进行了进一步筛选（筛选原则是若有 5人及以上的成员认为该词汇对能够评价地铁客室设计，则保留此词汇对，反之则去掉。）最终获得 14 对意象词汇对，用于后续实验。结果如表 1 所示。2.2 被试选择及实验流程依据获得的 21 张样本与 14 对意象词汇对设计问卷，问卷要求被试者对实验样本在 14 对意象词汇对上进行李克特七级量表评分，招募 30 名在校大学生作为被试者，所有被试者均为工业设计专业，对产品意象具有基本知识，且乘坐过地铁。被试者基于 14 组意象词汇对 21 张地铁客室图片进行评分，评分采用 7 阶量表形式，评分规则为量表计分从左到右为-3 至+3，分数越接近-3 表示产品意象更接近于左侧的意象词汇对，分数越接近+3 表示产品意象更接近于右侧的意象词汇对。被试者在观察对应样本材料后，根据主观感受进行评分，共回收 27 份有效问卷。2.3 数据分析使用 IBM Spss Statistic 26 软件进行因子分析，在因子解释方差贡献率大于 90%的前提下，保留特征值大于 1 的前 3 个因子。3 个因子的累计贡献率为90.09%，特征值分别为 8.67，2.22，1.71，3 个因子很好的解释了意象的变量信息。随后根据因子分析的结论，对意象词汇对进行系统聚类分析，根据谱系图结果，确定将意象词汇对分为 3 类比较合适，为筛选出具有代表性的意象词汇对，进一步采用 k-means 聚类法按照给定的聚类数目确定聚类中心，计算每个样本点到聚类中心的距离，按距离最短原则，更新中心点，循环计算至中心点不再改变，计算结果如表 2 所示。根据计算结果，最终选择距离聚类中心最近的三组词汇对作为代表词汇对15，分别为：“停滞的流动的”，“整齐的杂乱的”，“传统的新颖的”。三对代表词汇对反应了被试者对地铁客室设计风格的心理偏好，后续的设计中应重点考虑对应风格意象的设计方案。3 基于眼动追踪的地铁客室设计意象评价思路3.1 被试者招募招募 30 名在校大学生作为被试者，年龄在 2227 岁，无斜视，色盲或色弱，矫正视力或未矫正视力均在 5.0 以上，被试均具有乘坐地铁的经历。在实验开始前，要求被试者签署实验知情同意书，介绍眼动实验的流程以及解释风格意象含义。3.2 实验材料及实验设备以 21 张地铁客室图片和聚类分析后的 3 对形容图 2部分实验样本图图 1研究思路序号词汇对序号词汇对序号词汇对1稳重的跳跃的6复杂的简洁的11普通的独特的2朴素的华丽的7单调的多彩的12粗糙的精致的3欢乐的沉闷的8传统的新颖的13整齐的杂乱的4醒目的低调的9停滞的流动的14清晰的模糊的5平淡的醒目的10拘谨的活泼的聚类 1聚类 2聚类 3词汇对距离词汇对距离词汇对距离停滞的流动的0.005整齐的杂乱的0.042传统感新颖的0.086单调的丰富的0.031清晰的模糊的0.082普通的独特的0.129拘谨的活泼的0.065简洁的复杂的0.106粗糙的精致的0.239表 2 三种聚类与聚心距离计算结果表 1 地铁客室设计意象词汇库地铁客室设计的意象评价研究设计与理论2023 年 第 7 期062/INDUSTRIAL DESIGN 工业设计词对“停滞的流动的”，“整齐的杂乱的”，“传统的新颖的”作为实验刺激材料设计眼动实验，实验设备为 Tobii X3-120。3.3 实验流程实验流程如图 3 所示。实验采用了单因素被试间实验设计。其中自变量为不同的地铁客室设计方案，因变量为眼动指标，实验按如下流程展开，首先，对被试者进行眼动仪校准，校准工作完成后，主试告知被试者以欣赏车厢内设计为任务开始实验，被试首先经过与正式实验流程相同的练习阶段以熟悉实验操作，在被试者熟悉实验流程并明确要完成的任务后开始正式实验；实验程序首先呈现一个 2s 的注视点来获取被试者的注意，以消除上一张图片的视觉影响，之后呈现实验样本图，被试者执行自由浏览任务 20s，之后呈现打分指导语，被试者需要对该样本在 3 个尺度上的意象值基于 7 级量表进行打分，之后呈现 2s 注视点以获取被试注意，消除视觉残留影响。之后进入下一张图片的实验流程，循环至所有图片呈现完毕，被试者完成实验后获得被试费。剔除采样精度较低的 3 名被试者数据后，共获得 27 名被试者的眼动数据用于后续数据分析。3.4 数据分析在查读相关文献16-17与咨询行业内专家后将地铁客室车厢划分为 8 个兴趣区域，如图 4 所示。导出对应兴趣区的眼动数据，进行分析。热点图能够直观的展示全部被试者的视觉关注重点区域和被吸引程度。对 27 名被试者的眼动数据以绝对注视时长为基准进行热点图叠加，并在 Tobii Pro Lab 中导出，如图 5 所示。通过对被试者眼动数据热点图进行整理分析，可以发现，被试者在欣赏地铁客室设计时会着重关注车厢内造型独特的设施设置形式，诸如扶手，座椅都会引发被试的视觉注意，可以通过设计符合对应意象风格的扶手座椅造型，达到吸引乘客提升车厢内氛围的作用；除此之外，车厢内电子导视牌和广告牌会吸引乘客的注意，可以通过设计独特的电子导视牌吸引乘客达到宣传和报站的作用。此外，在车门车窗区域增加代表城市特殊文化和特殊主题的花纹涂装可以吸引乘客视觉注意，达到提升车厢内氛围，宣传城市文化的作用。为了更客观的对被试在欣赏地铁客室设计时的视觉偏好进行分析，在相关研究18基础上，结合具体实验进行了修订，得出如下权重计算公式：公式（1）中：W设计要素 g 的权重值，取值范围为 0，1；I实验样本，i=1，2，m；H被试者，h=1，2，n；y设计要素 g 的回视次数；T实验样本的总注视时间；b被试者对实验样本的观看时间；t设计要素 g 的首次注视时长；x设计要素 g 的注视次序；u实验样本的有效注视点数；t设计要素 g 的回视时长。公式中各部分的解释如下：当被试对实验样本中的某一设计要素产生回视时，定义被试者对设计要素 g 的回视次数为，从 1 开始计算。为区别注视先后顺序重要性，对首次注视时长 t进行修正，定义顺序因子 F1，其取值范围为 1，2，首次注视时，注视因子取值为 2，以后每次注视时按顺序依次减少 x/u，按照注视先后顺序，可得到每个设计要素 g 修正后的首次注视时长为 t(2-x/u)。定义回视因子 F2，其取值范围为 1，2。其中第一次回视时取值为 1，随着回视次数的增加回视因子逐次增加 1/（b/u），按回视因子对回视时间进行修正，得到设计要素 g 某一次的回视时间为 t(1+（-1）/（b/u）)，对 8 个兴趣区的眼动数据进行导出，带入公式进行权重计算，结果如表 3 所示。可以看到，被试者在欣赏地铁客室设计时会重点关注门窗区域和座椅区域，后续设计中图 3 眼动实验流程图图 4 兴趣区划分示意图图 5 眼动热点图设计要素权重值左右门窗0.513 4左右座椅0.347 2天花板0.179 6左右弧形板0.152 3地板0.080 5表 3设计要素权重计算结果=1?=1?=1,2 ,+=1(,),(,)(1+,1（/）)?（1）设计与理论2023 年 第 7 期INDUSTRIAL DESIGN 工业设计 /063参考文献1 杨汝宁我国城市地铁建设现状与发展战略分析 J建材与装饰，2020（04）：245-2462 XUE L,YI X,ZHANG Y.Research on Optimized Product Image Design Integrated Decision System Based on Kansei EngineeringJ.Applied Sciences.2020,10(4):1198.3 AKGL E,DELICE Y,AYDOAN E K,et al.An Application of Fuzzy Linguistic Summarization and Fuzzy Association Rule Mining to Kansei Engineering:A Case Study on Cradle DesignJ.Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing.2022,13(5):2533-2563.4 江亚红，许占民，董鑫基于网络评论分析和感性工学的家用跑步机改进设计研究 J工业设计，2022（09）：152-1545 LAI X,ZHANG S,MAO N,et al.Kansei Engineering for New Energy Vehicle Exterior Design:An Internet Big Data Mining ApproachJ.Computers&Industrial Engineering.2022,165.6 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对词汇为中心，分别对应客室内颜色和亮度的感觉，设施的布置方式，以及车内氛围的营造，后续设计中可着重考虑能引发上述感性意象的设计方案。生理层面上，在被试者欣赏地铁客室设计时，由眼动数据分析可得，被试者会更加关注左右门窗和左右座椅的设计，地铁客室设计过程中，应该着重考虑车门区域和座椅区域的设计，通过增加涂装，设计符合特定意象的设施造型，来提高乘客对车厢内饰的感受，这与部分研究中提出公共交通内饰设计中应更关注座椅区域的建议并不相同19-20，一定程度上丰富了地铁客室设计的评价方法，并为设计师提供了基于客观数据的设计指导，同时与其他研究结果相呼应，在考虑地铁客室设计时，可以结合涂装21，对能彰显地域文化的设计元素在车门车窗区域进行喷涂。5 结语文章将感性工学方法应用于地铁客室设计的意象评价中，从整体的角度，综合语义差异法以及眼动实验，探索了评价地铁客室设计的意象评价方法，并且从客观眼动数据的角度，丰富了评价地铁客室具体设计要素的方法，一定程度上消除了问卷评分，访谈等传统方法的主观性，并完成了实例实验。但研究仍存在着一些不足，比如眼动指标的选取不够丰富。在以后的研究中，将结合瞳孔直径等数据，进行进一步的研究，为地铁客室设计提供更完善、更广泛的支持。长沙：湖南大学，2020.11 杨程，陈辰，唐智川基于脑电的产品意象推理模型研究 J机械工程学报，2018，54（23）：126-13612 丁满，丁婷婷，宋美佳，等基于内隐测量和 BP 神经网络的产品色彩情感化设计 J计算机集成制造系统，2023，29（02）：616-62713 林崇华，赵艺璇 基于感性工学的旅居室内空间形式设计研究 J工业设计，2023（01）：83-8514 杨晶晶，王汉友，梁育圣基于感性工学与 BP 神经网络的电动叉车造型设计研究 J工业设计，2023（01）：158-16015 张玥，侯雅单，李辉基于聚类分析和因子分析的茶叶包装品牌感性意象研究 J湖南包装，2018，33（03）：20-2516 肖智，何思俊，秦玉京，等基于情境分析的地铁列车客室设计研究 J设计，2019，32（18）：101-10317 丁佳慧，李广军，江钧基于层次分析法的地铁客室内饰设计评价研究 J计算机应用研究，2020，37（S1）：19-2018 苏建宁，邱凯，张书涛，等基于眼动数据的产品造型设计要素评价方法研究 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