交通工具设计 论文
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“车”非车
——智能化技术对未来交通概念的突破以及设计角度的转变
李盈韫
（沈阳航空航天大学设计艺术学院，辽宁 沈阳，110000）
摘要：面对地球资源的匮乏、环境的污染和严重的交通问题，各国各界都在努力寻找着有效地解决方法，其一便是
交通工具电气化和智能化。尤其是智能化更是潜力无限，应用前景广阔，不仅能够有效解决上诉问题，甚至还将彻
底改变我们未来的出行方式和体验。本文通过对现代交通环境问题、智能化汽车的五大交互功能及其研究现状的调
研，并对手机等移动设备的发展过程的分析，来阐述交通工具智能化的历史必然性和未来交通工具的全新产品概念。
说明设计师应该放开思维，不再以设计“车辆” 的角度出发，而是从研发一种全新网络终端服务性产品的角度来研发
未来交通工具。
关键词：交通工具智能化 新概念 出行体验 未来
Abstract:People of various industries and countries are seeking for effective solutions to the problems,such as environment
pollution,shortage of resources,traffic safety and congestion.Transportation electrification and intelligence are the main
effective methods so far.Transportation intelligence,especially,has infinite development potential and broad prospect of
application which can not only effectively solve the problems above,but will also completely change our future travel mode
and experience.I illustrated the historical inevitability of transportation intelligence and the ultimate concept of future
vehicle in this paper through the research on the issues confronting modern transportation and the five interactive functions
of intelligent vehicles,with the development process of cellphones from simple communication equipments to the
multi-functional entertainment terminals and the development of transportation as a reference.Consequently,designers should
open their mind,and no longer design"vehicles"from the traditional perspective, but from a perspective of creating a new
network terminal service product in the future.
Keywords: transportation intelligent concept car travel experience future
随着科技和经济的发展，人们的生活方式发生变化，导致人们对交通工具的功能及驾驶体验的
需求正发生着日新月异的变化；与此同时，全球经济持续低迷，尤其是地球资源环境日益恶化和交
通状况恶劣是两个最严峻的问题，使人们期待一种新型的交通
工具和方式的出现，从根本上改善我
们的出行体验。
正在这交通工具发展的瓶颈阶段，人工智能技术出现在人们的视野中，给我们点亮了未来交通
技术的全新的前景，但这种技术还仅停留在探索实验阶段，离市场化和大众化还有很长的路要走。
本文从设计及用户体验的角度，对当下交通环境现状、智能交通工具需具备的五大交互功能、交通
工具及其他电器产品的简要发展历史等方面进行分析，并以实际试验成果的展示，来说明智能化技
术不仅能有效解决现有交通和环境问题，更能够创造一种舒适、愉悦的全新的出行体验，形成一种
全新的代步功能产品概念，未来的出行工具将不再是“汽车” ，未来交通工具的设计不能再以“车” 的
概念来局限思维。
1. 现代交通环境面临的两大问题
众所周知，现代交通环境面临两大严峻的问题：地球能源环境的短缺和恶化，以及交通安全事
故和拥堵。对于前者，我们现今主要的解决方法是寻找和使用绿色低碳新能源作为汽车动力，其中
的主流就是交通工具电气化（Vehicle Electri?cation ）；对于后者，现有的有效解决途径则为交通工
具智能化（Vehicle Intelligence ），顾名思义，智能化即利用各种高端数字化信息技术，赋予汽车以
至于交通系统以人工智能。
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据调查，95% 的交通事故是由人为原因引起的。美国高速公路安全保险机构最近的一项研究显
示，通过碰撞前提示系统(FCW), 每年可以避免 230 万起撞车事故和 7,200 起交通悲剧；通过车道
偏离预警系统 (LDW) ，每年可以减少 50 万起撞车事故和 10,000 起悲剧的发生,超过 60%的交通事
故可以通过为汽车配备包括盲点提示等基础的智能辅助系统加以避免，交通工具的智能化可以将交
通工具安全性能的提高从事故发生后的保护措施转变为从预先阻止事故的发生，是从根本上提高汽
车安全性和整体性能的有效出路之一。
2. 智能化汽车设计需考虑的五大交互功能及其研究现状
汽车智能化的研究是多学科综合与交叉应用的边缘领域，是人工智能、信息论、控制论、决策
论等理论的综合，涉及到计算机技术、微电子技术、网络技术、通信技术以及机械设计等技术的应
用。智能汽车的定义也不应该仅局限于对汽车本身的控制，而应该包含车-人-环境的大系统的网络
式交互。因此汽车智能信息管控系统分为车辆本身的内部网络系统
和外部联系网络系统，设计师需
考虑以下五个基本的交互功能特征，这五大基本功能确保了汽车安全性、其他各项性能、城市车网
的整体调控性的全面提升：
2.1 车人交互
车人交互的主要特征是监控和分析驾驶人员的情绪和状态并适时采取警示和安全措施。因此，
车人交互可以通过分析驾驶人员心理和生理状况，判断不合适的驾驶操作，从而协助驾驶人员安全
驾车和减缓疲劳[1，2] 。
鉴于绝大多数的安全事故是由人为因素引起，车人交互可以在很大程度上确保驾驶人员做出安
全和恰当的反应，有效避免事故的发生。比如：通过监测驾驶员的头部位置、行为动作和语音语气
等，来判断驾驶员的当前状况；通过对某些有害物质的测量，嘈杂的音乐、咖啡因和气味等来评估
其对驾驶员的心理和生理影响；利用车人交互还可以进一步深入研究驾驶人员对于外界刺激的反
应，从而建立刺激－反应模型[1]，一旦找到了外界环境和驾驶人员反应间的内在联系，就可以学习、
控制甚至模拟驾驶人员行为，实现自动驾驶控制；通过感应人的生理状态或疲劳程度，适当地自动
调节座椅的高低、远近、角度等参数，提高驾驶的舒适度。
但是这种智能化也面临一些问题，因为我们每日面临的情况是复杂多变的，而电脑一般只能处
理指令化的问题，不能随机应变。比如汽车副驾驶上有重量而安全带没有扣紧，则会有蜂鸣提示的
功能。据调查，我国城市道路上小型汽车内平均人数为 1.1 人，副驾驶上放衣服、包包、杂物的情
况更多，但这时也会出现蜂鸣提示；如若卡口坏掉的话，不停地蜂鸣更会对用户造成困扰。但随着
将来知识型工作智能化技术的发展，系统能够解决“非指令化” 的问题，这些问题可以得以解决。但
是越智能的东西其人机交互界面单一简洁，操作越依赖于系统，用户达到相同的目的所需要的操作
越少，因此出现故障时用户越感到无能为力，所以智能化功能要发展到足够智能还有很长的路要走。
2.2 车车交互
车车交互的主要特征是任何驾驶人员或车辆都可以在任何时间与其他临近区域的驾驶人员或
车辆交换信息并得到本车无法直接获取的数据。因此，车车交互可以延展驾驶人员的感知范围。车
车交互的一些具体应用可以在一些交通实例中得到体现。比如：在同向行驶的车队中，前车的紧急
刹车信息可以即时发送到后车，防止发生追尾事故；在由交通信号灯控制的路口，头车启动同时便
把信息发送给
后方车辆，可以减少后车的启动延迟，增加路口的通过效率；如果能和逆向来车取得
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信息交互，便能预先得知前方道路的交通拥堵情况，以及路面和天气等信息；在十字路口、建筑物
或其他车辆会遮挡驾驶人员的部分视野时，通过车车交互实现的信息分享可以让每位驾驶人员都能
够清楚地知晓其他车辆的所在方位、运动速度和加速度等信息[3，4] 。
目前，无线电波、红外线技术和通信协议的发展已经可以逐步支撑车车交互，而且车车交互不
需要智能化的基础设施，因此可适用于众多的国家和地区[5]。
2.3 车路交互
车路交互的主要特征是利用一种或多种传感器、摄像头、毫米波雷达、激光雷达和超声波等装
置，收集道路环境的信息并将其服务于智能化的汽车行驶[4,6]。因此，车路交互是对道路及路面上
所有物体的感知，比如车辆探测、行人探测、车牌识别、交通标识探测、车道线探测，甚至对车辆
和行人密度的预测。
车路交互的现有应用实例包括车道偏离预警、自动泊车系统以及自动变速巡航功能。车道偏离
预警是利用机器视觉传感器、激光传感器或埋设于路面下的磁钉，使车辆始终保持在车道线内行驶，
防止车辆因为偏离当前车道而导致交通事故的发生[2]；自动泊车系统是利用摄像头和超声波等传感
器探测停车位，并通过自动操控汽车的转向和动力设备，实现非人为的自动停车入位；自动变速巡
航则是在匀速巡航的基础上，根据当前路段的限速标识和路面状况，实现自适应的车速调节，从而
达到最优化的燃油节省和适应复杂城市交通环境的目的[7]。
2.4 车网交互
无论交通工具如何的智能化，都离不开智能交通系统的大环境和整体网络控制，这就涉及到我
们的车网交互。
车网交互即车联网系统。主要特征是利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术、智
能技术，对道路和交通进行全面感知，实现多个系统间大范围、大容量数据的交互。对每一辆汽车
进行交通全程控制，对每一条道路进行交通全时空控制，以提供以交通效率和交通安全为主的网络
与应用。甚至最终实现交通系统中心集中控制的全自动出行和驾驶，用户只需要输入目的地及可接
受的时长，就可由系统中心自动调配路线和驾驶，从而规避一系列的交通拥堵和安全问题。
目前，车联网借助于3G 技术实现了初步的广泛的应用,虽未达到
全自动驾驶和调配，但可以通
过 3G 移动互联网进行汽车的信息收集与共享,通过信息的处理实现车与基础设施、车与车主、车主
与车主、车主与第三方服务商的沟通[8]。3G 网络可以实现多节点的交互，例如：与不同城市 ITS
之间的交互，与不同种类的信息平台的交互等。通过这些交互，使得车辆可以根据实时的交通信息
灵活地选择更为合理的出行路线，合理规避可能遇到的交通堵塞，在遇到交通堵塞时可以主动上传
相关的路况信息，为物流运输企业提供车辆监测服务等功能。此外 通过车联网还可以随时定位和
监控车主的车辆实现安全防盗功能[9,10]。
2.5 绿色节能
绿色节能的主要特征是开发清洁环保的新动力能源，以及智能化的能源管理系统。汽车是一种
把所需全部能量都带在身上的交通工具，因而利用智能化系统对车辆能源的有效使用和管理显得格
外重要[11]。新一代汽车能源的开发已经成为世界各大汽车公司竞争的又一焦点，许多世界知名汽
车公司也推出了具有高科技水平的环保型概念车，如清洁能源(LPG/CNG)汽车、混合动力汽车、电
动汽车、太阳能汽车等。此外，开发新能源汽车技术还被列为发达国家的重点计划，例如美国新一
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代汽车开发计划（PNGV/FreedomCAR ），欧洲的“ 明日汽车计划”和日本的“新阳光计划”等，以期实
现新能源、智能节能、环保的有机结合。
2.6 五大交互功能的国内外研究现状
对于交通工具的智能化，各国各界都在做着不懈的努力，尤其是各国政府对此极为重视，大力
支持。
2.6.1 国外
日本最新智能汽车研究项目有ITS，即 IT Strategic，其主要研究如何以 IT 技术和策略姜人、路、
[12]
交通工具融合联络在一起，以解决如交通事故、道路拥堵、交通环境污染等问题 。
美国智能汽车研究项目包括 VSC 和 VII 。VSC 定义了一套维护车辆安全的通信规范，并评估专
用短程无线通信(DSRCDedicated-Short Range Communications)标准，以及采用 5.9GHz 带宽的 DSRC
无线技术来支持该通信规范。VII 是致力于开发无线通信和网络技术的新方法，它将允许驾驶人员
和乘客能够了解当前交通状况和道路信息，接收可能的风险警告，并引导车辆行进中的无线通信
[13,14]
。
欧洲的智能汽车研究项目包括 AIDER 、ATLANTIC 、PREVENT 、ADO
SE 、INTERSAFE-2 、
SAFERIDER、COOPERS、HIGHWAY 、I-WAY、COMeSafety、CarTALK2000、SafeSpot、CVIS 。
这些项目覆盖了很广的范围，包括人－车操控界面、紧急救援、道路安全预防、车载传感器、行人
[15-23]
识别、十字路口安全协作系统和协作网络地理学技术以及车－车通信等 。
2.6.2 国内
我国在智能汽车方面的研究起步较晚，规模较小，和国际先进水平相比差距较大，竞争力明显
不足。
比较有成果的是 2011 年由同济大学新能源汽车工程中心陈慧教授团队与上海燃料电池汽车动
力系统有限公司联合承担的上海市科学技术委员会项目——“无人驾驶智能电动汽车研究”[24] 。该无
人驾驶智能汽车是采用车载视觉系统和 GPS 惯性导航仪的信息融合进行道路信息感知，并且采用车
载视觉系统、GPS 惯性导航仪、车载激光雷达与车载毫米波雷达的信息融合进行障碍物感知，满足
了车辆在结构化道路环境下的道路内行驶、双车道自动避障、单车道自适应巡航、停车线自动停车
及安全融入交通流等无人驾驶功能的需要，基本实现了智能电动汽车在城市道路环境下的无人驾
驶。
3. 未来交通工具新概念
3.1 交通工具简要发展历程
回想一下手机的成长历程，从一个单纯的通话用的盒子，到现在我们手中轻薄小巧的综合通讯、
娱乐、生活、办公等服务的终端机，不再能用“移动电话” 的名词来概括，其设计是从满足基础功能
向以用户体验为中心转变。汽车的进化也具有类似的轨迹：从原始缓慢的代步机械，到关注美观和
速度的流线型车身设计，再到注重舒适度和驾驶体验的内外整车设计，到现在各种各样的智能化、
自动化技术加入，辅助我们的驾驶，增强娱乐性能，汽车所具有的功能越来越多、越来越综合，甚
至逐渐在撼动着我们对交通工具的固有概念认识；为了减少工业化、信息化发展给我们赖以生存的
地球造成的伤害，汽车动力也实现了从蒸汽到汽油柴油再到新型混合动力甚至风能、太阳能、电动
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力等的转变；同时，汽车设计策略也从通过满足顾客短期虚荣心理来获得迅速的商业利益的有计划
废止制度，到现在的注重社会责任、驾驶性能、用户体验、节能环保、经济、安全性等各个方面因
素。手机和汽车发展的每一步都紧跟技术进步的步伐，反映了我们生活方式及需求改
变。
随着科技、信息技术的发展，汽车的人工智能技术应用除了满足我们现有需求、解决现有问题
的基础上还会进一步规划和引领我们的未来生活方式。
3.2 交通问题最终解决办法——未来交通新概念
IPAD 和阿凡达的诞生都说明，设计是可以超前于技术的，我们今天的梦想和努力，将会指引
我们生活方式的发展方向，成为未来的现实。同手机的智能化进化一样，将来，随着智能化、物联
网等技术的发展，脱离“汽车”概念的局限，成为一种办公、通讯、娱乐、服务的，由一个城市总体
交通网络系统调控全自动出行综合体的交通工具必然占据重要甚至大部分市场；当然，对于重视驾
驶体验，喜爱操控感或速度带来的刺激快感的用户，仍要以人工驾驶系统、座舱和动力系统的设计
为重心，辅以智能化交互系统，车辆设计与其他产品的设计一样，对于不同的市场细分，要充分满
足其多样性。
随着 IT 技术的发展，一个可预测的将来就是我们出行可不再使用私家车，而是通过一种便携式
终端设备将我们的个人信息及驾驶习惯、喜好、技巧等输入一种网络化的公共交通设备中，使我们
能够像驾驶自己的私家车一样驾驶该网中的车辆设备。这种公共交通方式在巴黎已经有一定的应
用。
总之，通过汽车自身的自动化控制和交互，以及城市智能化交通网络的自动调配路线和驾驶，
能够从根本上解决交通安全和拥堵问题，并形成自动化的交通网络，创造全新的交通工具概念；甚
至在交通方式上实现陆路、水路、航空的综合交通方式。
3.3 交通工具智能化应用成果
虽然我们对于智能化在交通工具上的应用前景具有这样一种美好的构想，但是在现在的交通工
具中，智能化系统仍起到辅助驾驶的作用，全自动无人驾驶无论在技术上还是在社会接受度上都还
有待发展。
但是 2012 年的日内瓦车展上首发的一系列智能概念车吸引了大众的眼球，向人们展示了汽车
智能化的成果和应用前景，这些概念车代表了未来汽车的发展方向，他们不是梦想而是现实。有代
表性的有 the TOYOTA diji concept 2012 、Toyota FT-bh2012、Italdesign-Giugiaro Brivido2012 、Rinspeed
microMAX2013 等，以 the TOYOTA diji concept 2012 为例：
3.3.1 the TOYOTA diji concept
这是 2012 日内瓦车展上亮相的丰田diji 概念车[25]，这款车向我们展示了一个人车交流、车车交
流，同时人们还可以通过车与其他人交流的一个未来社会。这款车可谓是交互设计的巨大成功，是
IT
技术的极限应用，它最大化的满足了人们对车辆的个性化需求，实现了车车、车与环境之间的自
由交流。
diji 的整个车身内外都是一块巨大的显示屏，可以很轻松的显示任何车主想要显示的信息，车
身的颜色和内容都由车主的意愿决定。汽车的内部显示内容可以随驾驶员的情绪变化。通过增强现
实技术的应用，导航信息可以与内舱无缝混接，并配备全息导航服务，可以通过一个有声交互界面
为车主提供驾驶信息和导航信息。diji 不需要司机坐在里面才可以操作，它的很多功能都可以通过
手机或其他移动通讯设备进行操控。并带有网络自动更新功能，保证车子的架驶、控制和多媒体系
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统的软件得到随时随地的自动更新。此外，The TOYOTA diji 还可以与周围的汽车和环境设施联网，
提前侦测到在盲点区域的具有潜在威胁的车辆，或者与在附近开车的朋友联系。
图 1 TOYOTA diji concept
4. 结语
通过以上分析，随着 IT、自动化控制和感应技术的发展和成熟，交通工具的智能化带给我们的
利益远不仅是改善交通安全和解决拥堵问题，通过智能化能源管理系统来实现节能的目的，还能给
我们带来驾驶操控上更多的便利性和舒适性，出行的娱乐性、互动性、个性化体验等，彻底改变我
们对交通工具的固有概念认识，全面提升我们的出行体验，从而带来生活方式的新变革，是未来交
通的必然发展方向。
作为设计师，我们必须一开始就从全新的角度，比如综合功能网络终端的角度来思考，来整理
用户需求和解决问题，未来的“车”不再是车，不能以“汽车” 的固有概念来局限思维，才能做到真正
的创新和突破。当然，我们也不能忘记市场细分，对于不同的用户群体的不同功用要求，要有不同
的设计角度和重心。
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“车”非车--智能化技术对未来交通概念的突破以及设计角度的转变
作者： 李盈韫
作者单位： 沈阳航空航天大学设计艺术学院,辽宁 沈阳,110000
引用本文格式：李盈韫 “车”非车--智能化技术对未来交通概念的突破以及设计角度的转变[会议论文] 2013