Проектные принципы формообразования в дизайне высокоскоростных поездов

Актуальность исследования.

Естественная потребность современного человека — стремление к комфорту. Это в равной степени относится к вопросам, связанным с организацией трудовой деятельности, бытом и отдыхом. В условиях роста мобильности населения, возможности более активного передвижения, возникает проблема выбора наиболее надежного, удобного и, что не менее важно, экономичного средства транспорта. Исходя из этих требований, высокоскоростное железнодорожное движение — одно из перспективнейших направлений в пассажирских перевозках. Высокоскоростные поезда обеспечивают массовые перевозки пассажиров в регионах с высокой плотностью населения. Такие перевозки отличаются высокой прибыльностью и обеспечивают железным дорогам наибольший доход.

Сегодня в мире высокоскоростное движение осуществляется на специализированных магистралях (Япония, Франция, Германия, Италия, Испания и др.) или на реконструированных обычных железнодорожных линиях (Великобритания, Швеция, Финляндия, США и другие страны). В нашей стране скоростное движение осуществляется на участке Москва — Санкт-Петербург Октябрьской железной дороги. Фирменные поезда «Аврора», «Невский экспресс» и знаменитый ЭР200 преодолевают это расстояние за 4,5 часа, развивая скорость до 200 км/ч. В 2006 году планируется провести реконструкцию магистрали для увеличения скоростей движения до 250 км/ч. Создание новых высокоскоростных поездов идет по двум направлениям. Это, во-первых, отечественная разработка поезда «Сокол», опытный образец которого был построен в 1999 году. К сожалению, после испытаний 2000;01 годов проект был признан неперспективным и был закрыт. Во-вторых, предпринимаются попытки адаптировать к российским условиям высокоскоростные поезда иностранного производства. В качестве аналогов рассматриваются германские поезда ICE3 и итальянские ETR460 Pendolino. Какой бы путь ни был выбран, появление в России собственного высокоскоростного поезда — дело ближайших лет, об этом неоднократно заявляли и представители Минтранса, и руководство РАО «РЖД».

Основными конкурентами высокоскоростных поездов (в дальнейшемВСП) являются автомобильный и воздушный транспорт. В поездках на расстояния до 1000 км высокоскоростной железнодорожный транспорт может успешно конкурировать с ними по целому ряду причин.

Во-первых, время путешествия сравнимо с самолетом и значительно меньше, чем при пользовании автомобилем (уже сейчас имеется возможность преодоления высокоскоростными поездами расстояния в 1 ООО км за 3 ч в регулярных сообщениях). К тому же, вокзалы, как правило, располагаются в центре городов, что сокращает общее время путешествия «от двери до двери».

Во-вторых, ВСП обладают значительными стратегическими преимуществами, в частности, экономическими и экологическими: благодаря тому, что поезда используют электрическую энергию, экономятся углеводородные ресурсы, снижается экологическая нагрузка на окружающую среду.

В-третьих, высокоскоростные поезда обладают ярко выраженными потребительскими преимуществами: безопасностью, предсказуемостью, комфортом и доступностью. Уровень безопасности высокоскоростных поездов беспрецедентно высок, ВСП безопаснее авиации и во много раз безопаснее автомобиля. Под предсказуемостью понимается точность хода и строгое соблюдение расписания, вызванные высокой степенью автоматизации и независимостью от погодных условий. Высокий уровень комфорта, по сравнению с другими видами транспорта, обусловлен большей вместимостью поезда и большим пространством, приходящимся на каждого пассажира. Доступность скоростного железнодорожного транспорта для населения является одним из главных конкурентных преимуществ ВСП и обусловлена низкой себестоимостью поездки в расчете на одного пассажира.

Высокоскоростной железнодорожный транспорт имеет ряд специфических отличий от смежных видов транспорта. Это высокие скорости движения', специфическая аэродинамика «длинного тела" — оборачиваемость (реверсивность) поездамодульный принцип компоновки и ряд других качеств. При создании высокоскоростных поездов используются передовые научные разработки, применяются новейшие материалы и технологии. Однако в области дизайна наблюдается инерция, характерная для всего железнодорожного транспорта (последний всплеск — конец 1980;х — начало 90-х годов — время создания европейских высокоскоростных систем). Это относится, прежде всего, к экстерьеру подвижного состава, образ которого заимствуется зачастую у других видов транспорта — авиационного, автомобильного и даже космического. При проектировании В СП ограничиваются одним из двух функциональных состоянийсостоянием движущегося поезда. Безусловно, высокая скорость движения определяет его основные морфологические особенности. Но у поезда есть еще и статичное состояние, связанное с посадкой и высадкой пассажиров, не менее важное с точки зрения воздействия на потребителя.

Таким образом, выявляется противоречие между специфическими качествами объекта (ВСП) и общими методами проектирования, не учитывающими этой специфики. Становится актуальной задача выявления базовых принципов дизайн-проектирования ВСП. В частности, эстетического формирования морфологической структуры подвижного состава, определяющей художественно-пластическое выражение особенностей его восприятия. Решение этой задачи особенно актуально сегодня, когда закладываются основы стиля и образа отечественного высокоскоростного транспорта. Это поможет в создании будущих ВСП, обладающих высокими потребительскими качествами и способных выдержать конкуренцию с авиационным и автомобильным транспортом.

Состояние вопроса.

Научную литературу, так или иначе затрагивающую вопросы дизайна железнодорожного подвижного состава, можно условно разделить на три направления. Первое — это литература по истории и теории железнодорожной техники, где «дизайнерское решение» рассматривается как составляющая облика подвижного состава — некое украшение, «очеловечивание» готовой технической конструкции. Такой подход прослеживается в сборниках, выпущенных Петербургским Государственным Университетом путей сообщения: «История железнодорожного транспорта России» [38] и «Скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт» [70, 71], в книгах В. А. Ракова «Локомотивы отечественных железных дорог» [61, 62], В. И. Волкова «Скоростное железнодорожное пассажирское движение» [17], 3. В. Азаренковой «Высокоскоростные при-городно-городские сообщения» [3], а также в многочисленных железнодорожных энциклопедиях [13, 101, 111 и др.]. Отдельные аспекты научной проблемы рассматриваются в специальных изданиях: Г. А. Платонов «Эргономика на железнодорожном транспорте» [57], Т. JI. Соснова и др. «Цветовое оформление на железнодорожном транспорте» [89], в сборнике «Эстетика на железнодорожном транспорте» [96].

Второе направление научной литературы — труды дизайнеров, работавших над созданием железнодорожного подвижного состава, их практический опыт и профессиональный взгляд на проблему формообразования в дизайне поездов. В 1914 году в ежегоднике немецкого общества «Веркбунд», посвященном дизайну на транспорте, были опубликованы работы Вальтера Гропиуса — кузов и оборудование тепловоза и интерьер железнодорожного спального вагона. В 1929 году крупный теоретик и практик промышленного дизайна Норман Бел Геддес опубликовал книгу «Горизонты» [107], в которой описывал множество футуро-проектов транспортных средств. Наряду с автомобилями, океанским лайнером и самолетом в ней был описан скоростной локомотив аэродинамичной формы. Это было начало стиля «Streamlinig» на железнодорожном транспорте. Другой промышленный дизайнер Раймонд Лоуи в 1937 году написал книгу «Locomotive: It’s Esthetics» [115], посвященную эстетике локомотива, в которой обобщил свой опыт сотрудничества с железнодорожной компанией PRR. О своей работе над проектами подвижного состава писали в многочисленных изданиях такие дизайнеры, как автор германских скоростных поездов ICE Александр Ноймейстер [110, 127] и автор дизайн-программы «Железная дорога и пассажир» Роже Таллон [110].

В нашей стране также публиковались работы, посвященные практике дизайна на железнодорожном транспорте. В книге Ю. Б. Соловьева «Моя жизнь в дизайне» рассказывается о становлении отечественного транспортного дизайна, в частности о разработке первых отечественных цельнометаллических вагонов. В диссертации А. Я. Авотина «Исследование технико-эстетических показателей качества пассажирского поезда» [1] рассмотрен комплекс факторов, влияющих на привлекательность поезда для пассажира, а также предложена методика оценки технико-эстетических параметров подвижного состава. В работе Н. В. Большакова «Основы художественного проектирования тепловозов» [12], являющейся учебным пособием для транспортных ВУЗов, рассмотрена проблема формообразования локомотивов. В монографии В. С. Трофимова «Дизайн на железнодорожном транспорте» [83] затронуты проблемы формообразования экстерьера поезда, эргономики рабочего места машиниста и создания фирменного стиля железнодорожного транспорта. В статьях А. А. Мещанинова [74], руководителя дизайн-группы «МАД», рассказывается о работе над стайлингом высокоскоростного поезда «Сокол».

И, наконец, третье направление — это литература по теории дизайна, в которой транспорт, в том числе железнодорожный, служит объектом искусствоведческого анализа. В монографии «Российский дизайн» [18] Н. В. Воронов рассматривает дизайн железнодорожного транспорта в контексте развития всего отечественного дизайна. Автор анализирует некоторые проекты подвижного состава, приводя их в качестве примера преобладающих подходов к дизайну в разные исторические периоды. В книге Ю. С. Сомова «Композиция в технике» [76] в главе «Тенденции формообразования транспортных средств» автор рассматривает развитие формы паровоза. Дизайну железнодорожного транспорта посвящена первая глава диссертации С. В. Курасова «Отечественный транспортный дизайн 20−30-х годов» [48]. Городской железнодорожный транспорт (конка, трамвай, метро) исследован в диссертации И. JL Славова «Влияние градостроительных факторов на развитие и формообразование средств городского массового пассажирского транспорта» [73]. В книге Дж. Хескетта «Промышленный дизайн» [113] - 200-летняя история железнодорожного транспорта изучается в связи с общемировым развитием дизайна. В статьях Поля Вирильо [16, 110] исследуется эстетический образ современных высокоскоростных поездов.

Вопросы формообразования в дизайне других видов транспорта рассмотрены в научных работах: В. А. Горбатова, Ю. А. Долматовского, О.-Ф. Э. Оба-суий, И. С. Оржевского, В. И. Пузанова [59], Н. Е. Розанова [65], В. А. Суриной [79] (автомобильный транспорт) — В. И. Даниляка, Е. Н. Соколовской [75] (воздушный транспорт) — О. П. Фролова (водный транспорт).

Необходимо отметить, что непосредственно дизайнерская практика на железнодорожном транспорте имеет глубокие традиции. Дизайном подвижного состава занимались отдельные специалисты, проектные бюро и даже целые научные коллективы (например, Уральский филиал ВНИИТЭ). Проекты, как правило, предполагали конкретного изготовителя и создавались с учетом существующих на данный момент технологий. В воплощенных проектах нашли отображение различные авторские концепции дизайна, но предпроектные исследования обычно ограничивались сбором исходных материалов и не поднимались выше эмпирического уровня. Таким образом, можно констатировать, что комплексных научных исследований, посвященных проблеме формообразования экстерьеров высокоскоростных поездов ни в нашей стране, ни за рубежом не проводилось (по крайней мере, их результаты не публиковались). Отдельные теоретические работы в области транспортного дизайна лишь отмечали актуальность данной проблемы или подтверждали необходимость учета ее при проектировании.

Имеется еще целый ряд вопросов, которые исследованы недостаточно полно. К ним относятся: изучение тенденций и направлений развития дизайна железнодорожного транспорта, выявление специфики формообразования ВСП и разработка на этой основе принципов дизайн-проектирования высокоскоростного подвижного состава.

Цель и задачи исследования

.

Целью диссертации является определение проектных принципов дизайн-организации морфологической структуры высокоскоростного поезда, обеспечивающих создание научно обоснованной методики формообразования экстерьера.

ВСП. Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать особенности исторического развития дизайна на железнодорожном транспорте, проанализировать на этой основе изменения морфологической структуры (формообразования) пассажирских железнодорожных поездов.

2. Определить роль и место промышленного дизайна в формировании эстетического облика высокоскоростного железнодорожного транспорта.

3. Классифицировать ВСП с учетом технических, эксплуатационных и формообразующих признаков.

4. Выявить и систематизировать основополагающие факторы, влияющие на особенности формообразования экстерьера высокоскоростного железнодорожного транспорта.

5. Сформулировать основные принципы дизайн-организации морфологической структуры (формообразования) в проектировании ВСП.

6. Предложить методику комплексного формообразования в дизайне скоростных поездов, определить ее значение для подготовки дизайнеров-практиков.

Методы исследования. Исследование опирается на принципы системного (в т. ч. средового) подхода к объекту проектирования. В диссертации используются методы сравнительно-исторического и функционально-морфологического анализа. А также метод экспертного прогнозирования, позволяющий моделировать необходимые качества объекта в его развитии, и про-ектно-экспериментальный метод, обеспечивающий апробацию выдвигаемых положений и формулирование научно-методических рекомендаций для совершенствования практики промышленного дизайна:

Объект и предмет исследования.

Объектом исследования являются железнодорожные поезда всех типов тяги, предназначенные для междугороднего пассажирского сообщения со скоростями свыше 200 км/ч. Предмет исследования — дизайн-процесс проектного формообразования (эстетической организации морфологической структуры) экстерьера высокоскоростных поездов.

Границы исследования определяются указанными целями, задачами, объектом и предметом анализа, особенностями академической подготовки и проектной практики дизайнеров. Проблема формообразования ВСП рассматривается, прежде всего, на примере структурных особенностей экстерьера подвижного состава.

Хронологические границы охватывают период с появления скоростного железнодорожного подвижного состава (XIX век) по наши дни.

Автор выносит на защиту следующие положения:

1. Обоснование ведущей роли промышленного дизайна в создании формального и образного решения современных высокоскоростных поездов.

2. Определение специфических характеристик ВСП и особенности их восприятия человеком (потребителем-пассажиром, сторонним наблюдателем, обществом в целом).

3. Научно-практическое значение определения основополагающих факторов, учитываемых при проектировании ВСП.

4. Выявление морфологической структуры экстерьера подвижного состава для адекватного выражения специфики транспортного средства и ее проектного обеспечения.

5. Научно-методологическое обоснование принципов проектного формообразования целостно-структурированного транспортного средства — высокоскоростного поезда.

6. Построение метода комплексного учета факторов, определяющих формообразование скоростных поездов на новом уровне.

Научная новизна определяется комплексным исследованием объекта — высокоскоростными железнодорожными поездами, а также следующими научными результатами:

— принципиально новым подходом к рассмотрению высокоскоростного поезда, как объекта дизайн-проектирования, основанном на выявлении морфологической структуры объекта;

— классификацией ВСП по техническим и формально-эстетическим признакам;

— обоснованием универсального подхода к формообразованию подвижного состава на базе комплексного учета внешних и внутренних факторов влияния;

— проектным приложением принципов формообразования целостно-структурированного, образно-выразительного промышленного объекта средствами дизайна.

Теоретическая и практическая значимость.

В теоретическом плане диссертационная работа позволяет дополнить и расширить раздел теории дизайна, посвященный взаимодействию человека и * транспортных систем.

В проектно-методическом и научно-педагогическом плане теоретически обоснованные принципы дизайн-организации морфологической структуры (формообразования) экстерьера ВСП могут быть использованы как в практике проектирования высокоскоростных поездов, так и в качестве методической основы при подготовке специалистов-дизайнеров.

Основные результаты диссертации апробированы и зафиксированы:

В учебных разработках на кафедрах промышленного дизайна СПБГХПА ^ (курсовое и дипломное проектирование 2002;2003 и 2004;2005 уч. гг.) и транспортного дизайна МГХПУ (2002;2003 уч. г.).

В проектных разработках (в составе дизайн-бюро ЗАО «Окдайл»):

1. Реконструкция скоростного поезда «Аврора» для Октябрьского элек-тро-вагоноремонтного завода (2002 г.).

2. Проект модернизации вагонов первого класса поезда «ЭР200» (2003г.).

В выступлениях на конференциях и публикациях:

1. Гамов А. Е., Третьяков Д. В., Чурков Н. А. Основные подходы к дизайну скоростного поезда // II науч.-тех. конф. Подвижной состав XXI века: Тез. докл. -СПб: ПГУПС, 2001. — С. 42−44.

2. Гамов А. Е., Третьяков Д. В., Чурков Н. А. О концептуальных направлениях формообразования подвижного состава, как принципиальной основы для снижения издержек на железнодорожном транспорте // Международн. науч. конф. Транспорт XXI века: Тез. докл. — Варшава: Politechnika Warszawska, 2001. — С. 301−306.

3. Гамов А. Е., Третьяков Д. В., Чурков Н. А. Комплексный метод выбора рациональной формы подвижного состава // Международн. симпоз. Eltrans2001: Тез. докл. — СПб: ПГУПС, 2001. — С. 112−113.

4. Гамов А. Е., Чурков Н. А. Особенности дизайн-проектирования экстерьера скоростных моторвагонных поездов // III науч.-техн. конф. Подвижной состав XXI века: Тез. докл. — СПб: ПГУПС, 2003. — С. 203−204.

5. Гамов А. Е. Дизайн железнодорожных пассажирских вагонов. Исторический обзор // Месмахеровские чтения 2003. — СПб: СПбГХПА, 2005 — С. 85−89.

6. Гамов А. Е., Чурков Н. А. Об архитектуре железнодорожного поезда // Юбилейн. конф., посвящен. 100-летию И. Г. Явейна: Тез. докл. — СПб: ПГУПС, 2003. — С. 5−6.

7. Гамов А. Е. Роль дизайнера в формообразовании железнодорожного подвижного состава // Дни науки — 2004. — СПб: СПГУТД, 2004. — С. 160−165.

Выводы второй главы.

Основными элементами морфологической структуры, влияющими на формообразование ВСП являются: компоновка поезда, его геометрические параметры (план, профиль, сечение), расположение элементов коммуникации (дверей, окон, информационных носителей) и решение поверхности кузова (пластика и суперграфика). Классификация подвижного состава по этим формообразующим признакам (Таблица 2.1.1) является базой для создания методики комплексного формообразования ВСП.

Формальное решение подвижного состава являются итогом действия различных сил — экономических требований, технических ограничений, влияния моды и господствующих настроений общества. Основными факторами, влияющими на выбор проектного решения являются требования функциональности в социальном, экономическом, техническом и эстетическом аспекте. На их основе выявляются специфические качества высокоскоростных поездов, влияющие на формообразование высокоскоростных поездов: направляемостъ, динамичность, модульность и системность.

Участие дизайнера в процессе проектирования ВСП позволяет целенаправленно и продуктивно решать вопросы, связанные с эстетическим аспектом формообразования подвижного состава. Это участие не может заключаться только в развитии сложившихся тенденций транспортного формообразования. Системный подход к рассмотрению и анализу факторов, специфических качеств, а также исследование тенденций перспективного развития ВСП, позволяет разработать принципы формообразования в дизайн-проектировании высокоскоростных поездов будущего.

Глава 3. Принципы дизайн-организации морфологической структуры ВСП, выявляющей функционально-эстетические особенности скоростного транспортного средства.

В третьей главе разрабатываются основные положения дизайнерской деятельности по комплексному формообразованию экстерьера скоростных поездов. Анализ факторов формообразования ВСП, определенных в предыдущей главе, является методологическим базисом для разработки «Матрицы поиска решений в дизайне высокоскоростных поездов». На основании «Матрицы» предложен ряд принципов формообразования ВСП, апробация которых проведена на примере проектов перспективных высокоскоростных поездов.

3.1. Построение «Матрицы поиска решений в дизайне ВСП».

На основе выводов второй главы диссертации предлагается алгоритм формообразования, представленный в виде «Матрицы решений в дизайне ВСП» (Таблица 3.2.1). Матрица является развитием Таблицы 2.2.1 («Систематизация факторов дизайна ВСП»): здесь также строки представляют собой перечень требований (факторов), а столбцы представляют этапы цепочки «заказ — проект».

Заключение

.

В диссертации поставлены и решены следующие задачи: 1. Исследованы особенности исторического развития дизайна на железнодорожном транспорте, проанализированы изменения морфологической структуры (формообразования) пассажирских железнодорожных поездов.

2. Определена ведущая роль промышленного дизайна в формировании эстетического облика железнодорожного транспорта.

3. Создана классификация ВСП с учетом технических, эксплутационных и формальных признаков (данные представлены в виде Таблицах 2.1.1 и 2.1.2).

4. Выявлены и систематизированы основополагающие факторы, влияющие на особенности формообразования экстерьера высокоскоростного железнодорожного транспорта, определены общие тенденции и формы взаимовлияния с другими областями транспортного дизайна (Таблица 2.2.1).

5. Сформулированы основные принципы дизайн-организации морфологической структуры в проектировании ВСП.

6. Предложена методика комплексного формообразования в дизайне скоростных поездов, представленная в виде «Матрицы выбора решений в дизайне ВСП» (Таблица 4.1.1).

7. Определено значение метода комплексного формообразования для подготовки дизайнеров высокоскоростных поездов.

В результате проведенного исследования установлено:

1. Железнодорожный поезд в процессе эволюции формообразования прошел традиционный для всего транспорта путь от открытой конструкции («инженерный дизайн»), через декоративизм, «кожуховость» и аэродинамическую стилизацию, к современному «целостному дизайну». В то же время формообразование железнодорожного транспорта имеет специфические отличия, обусловленные как техническими особенностями (жестко заданный габарит, изменение геометрии движущегося поезда, модульность состава и пр.), так и особым, исторически сложившимся восприятием поезда потенциальными потребителями, как надежного, недорогого и демократичного вида транспорта. Высокоскоростные поезда, несмотря на некоторую элитарность образа, в полной мере унаследовали эти «родовые» черты, добавив к ним специфику высокой скорости и тесной взаимосвязи с путевой инфраструктурой.

2. В условия сильной конкуренции на рынке подвижного состава возрастает роль дизайнера в создании ВСП. С одной стороны, дизайн является инструментом повышения конкурентоспособности подвижного состава, вынуждая искать все новые формообразующие решения, привлекательные для покупателя и будущих пользователей-пассажиров. С другой стороны, следует учитывать специфику отрасли — долговременность и социальную значимость «железнодорожного дизайна». Дизайнер, определяя художественно-эстетический образ поезда, как единичного экипажа, воздействует и на эмоциональное восприятие всего окружение (путь, перрон, зона вокзала), в котором поезд является доминантой. Тем самым формируется образ всего железнодорожного транспорта, создается своеобразный «образный фон» эпохи.

3. Классификация подвижного состава по основным формообразующим признакам (компоновка поезда, его геометрических параметры, расположение элементов коммуникации и решение поверхности кузова), приведенная в диссертации, позволяет проследить эволюционные изменения в дизайне подвижного состава, выявить возможные формообразующие приемы и на этой основе спрогнозировать варианты перспективного развития формы поезда.

4. ВСП генетически связаны с традиционным железнодорожным подвижным составом, но при этом испытывают влияние со стороны других видов транспорта. Поэтому на формообразование высокоскоростного поезда оказывают воздействие три группы факторов: общие для всего транспортного дизайна, общие для дизайна железнодорожного транспорта и специфические для дизайна ВСП. Основным фактором, определяющим выбор дизайн-решения в формообразовании высокоскоростного поезда, является фактор функциональности, рассматриваемый в четырех аспектах: социальном, экономическом, технологическом и эстетическом. Они составляют набор специфических качеств, определяющие формообразование высокоскоростных поездов: направляемость, динамичность, модульность, а также объединяющее их качество системности.

5. На основе анализа выявленных факторов и качеств предлагается алгоритм формообразования, представленный в виде «Матрицы поиска решений в дизайне ВСП». Основной принцип «Матрицы» — поливариантность, то есть зависимость конечного результата от задаваемых параметров поиска. Существует множество путей достижения цели — в таблице представлены только два принципиально различных (полярных) варианта решения, которые можно условно обозначить как «задача-минимум» и «задача-максимум». Между ними находится поле для дизайнерской деятельности. Второй принцип — системность — проявляется в рассмотрении предмета проектирования во взаимосвязи с другими компонентами системы «Высокоскоростной железнодорожный транспорт» -инфраструктура, путь, сервис и др. «Матрица» является основой методики комплексного формообразования в дизайне ВСП, в части выбора направления проектирования, предложения и анализа вариантов его реализации.

6. Методология дизайн-проектирования ВСП основывается на выявлении эстетической организации морфологической структуры объекта. Предлагается ряд проектных принципов формообразования ВСП: принцип целостностного объекта (системности) — формализованного содержания (проектирование изнутри — наружу) — системной информативности (форма — упаковка) и скрытой скорости («стато-динамики»). Применение перечисленных приемов позволяет создавать проекты транспортных средств, имеющих совершенно новое формальное и образное решение, отличающееся как от своих прототипов — традиционных ВСП, так и от конкурирующих средств транспорта.