摘要：文章針對高校校園電動自行車充電混亂的現(xiàn)狀，對現(xiàn)有共享電動充電樁進行改良設計，使其加符合高校校園環(huán)境的特定使用需求。將現(xiàn)場調(diào)查與線上調(diào)研相結(jié)合，獲取相關數(shù)據(jù)。同時結(jié)合高校校園環(huán)境，以人機工程學設計理論為依據(jù)，設計并建立三維充電樁模型，得到一種適用于高校校園的電動自行車充電樁三維設計方案。運用上述方法能夠有效設計出滿足高校校園使用需求的電動自行車充電樁。

關鍵詞：充電樁 ；高校校園 ；設計

隨著共享電動自行車的出現(xiàn)與發(fā)展，作為共享電動自行車的衍生產(chǎn)品，電動自行車共享充電樁的需求量也隨之增加。2014 年鄭州市就發(fā)布了《關于在住宅小區(qū)建設電動自行車充電庫（棚）的通知》[1]，并指出要增加電動自行車充電庫（棚），同時杜絕私接亂拉現(xiàn)象。電動自行車是高校學生平時出行的重要交通工具之一，設計一款適合高校校園環(huán)境，解決充電電纜私拉亂接、電動車亂停亂放現(xiàn)象的電動自行車共享充電樁，能夠有效推進校園和諧和美化建設。電動車包含電動自行車和電動汽車，因電動自行車共享充電樁品牌較雜，所以本篇論文調(diào)研對象包含電動汽車共享充電樁。

1調(diào)研與分析

1.1充電樁調(diào)研與分析

1.1.1現(xiàn)有充電樁類型

通過對成都市多個小區(qū)和公共場所現(xiàn)場調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，充電樁的形式可分為“一對一式”、“ 一對多式”和“插排式”三類，其顏色主要有簡約色和多彩純色，如圖 1 所示。

1.1.2現(xiàn)有充電樁界面分析

通過調(diào)研得出，現(xiàn)有充電樁存在以下問題 ：(1) 交互界面的較少，傳統(tǒng)按鍵的較多，交互性差；(2) 在誤操作后，不能及時返回；(3)現(xiàn)有售電模式主要有刷卡式和投幣式[2]，大多不支持掃碼支付；(4)在光線不好的環(huán)境下，不易發(fā)現(xiàn)充電樁。

1.2用戶調(diào)研與分析

1.2.1用戶使用體驗調(diào)查研究概述

通過實地問卷調(diào)查和網(wǎng)絡問卷調(diào)查的方式，一共收集 200 份用戶對充電樁的使用體驗問卷。針對現(xiàn)有充電樁的造型滿意程度、功能需求程度、不足和對未來充電樁的理想充電時長、期待體驗等方面進行數(shù)據(jù)收集、錄入、篩選、整理，得出的數(shù)據(jù)如表 1 ：

表 1 問卷結(jié)果

1.2.2問卷分析

用戶對現(xiàn)有充電樁造型滿意程度低，主要原因是操作繁瑣和造型呆板，除此之外，數(shù)量較少和充電效率低下也是其原因之一。大多數(shù)用戶的理想充電時長是≤ 30 分鐘，少部分是≤ 60 分鐘和≤ 15 分鐘。所以充電樁設計時要考慮使用方式的人性化、操作

簡單化、綠色節(jié)能化與充電效率等因素。圖 2 結(jié)果表明 ：對于交互界面不論滿意與否，多數(shù)用戶認為界面中應該加入電量、費用、充電時間等信息，而本地時間、溫度等信息卻不看重。圖 3 結(jié)果表明 ：無論是否使用過充電樁，多數(shù)用戶都認為充電時間在≤ 30 分鐘比較合適。

2理論分析

2.1電動自行車共享充電樁概念

設計與理論

圖 2 交互界面是否滿意和顯示屏應提供的信息分析

 圖 3 使用過和認為充電所需時長

（a）        （b）          （c）

圖 4 設計方案效果圖

電動自行車共享充電樁應放置在小區(qū)、醫(yī)院、商場等公共環(huán)境內(nèi)，根據(jù)不同電壓等級為各種型號的電動自行車充電。用戶可自主選擇充電電量或時長，以投幣、掃碼支付、充電卡等付費方式完成充電交易。同時，電動自行車共享充電樁應提供充電時長、充電費用及充電電量等主要數(shù)據(jù)信息。

2.2設計理念

用戶體驗是電動自行車共享充電樁設計中重要的設計參考依據(jù)，用戶研究是電動自行車共享充電樁設計流程中*的環(huán)節(jié)。將用戶的產(chǎn)品功能需求、心理需求、使用目標和生理需求與設計原則相匹配，后續(xù)解決方案加注重用戶體驗 [3]。在適應高校校園環(huán)境的基礎上針對現(xiàn)有電動自行車共享充電樁功能結(jié)構(gòu)的不足，解決實際問題并實現(xiàn)產(chǎn)品的實用性，注重考慮防護功能、交互體驗及整體規(guī)劃。

3化設計

3.1人機化設計

3.1.1電動自行車共享充電樁人機尺寸

根據(jù) GB10000——1998 我國成年人人體尺寸國家標準中的人體立姿尺寸 [4]，我們認為電動自行車共享充電樁整體高度范圍“在 1247 毫米——1357 毫米”之間，操作平臺至地面高度在“1023毫米——1067 毫米”之間，符合其人體工學設計標準。

3.1.2電動自行車共享充電樁人機操作界面

初始界面 ：隨意點擊初始界面，直接進入電動自行車共享充電樁的選擇插頭的界面，選擇 1 插口、2 插口或 3 插口充電并選擇充電模式，如需返回點擊右下角返回鍵，即可退出界面。

選擇計費方式界面：按確認鍵后進入下級選擇計費方式界面， 根據(jù)需求選擇充電模式為按時間、按金額、按電量，點擊右下角返回鍵即可退出界面，返回上級界面，選擇左下角的退出按鍵退出此界面。同時，界面彈出小窗口提示用戶連接充電插頭，以確保充電周全，如果已正確連接則直接進入支付方式界面，否則將會跳出提醒界面，進行連接檢查提醒。

充電模式界面 ：按時間充電計費選項分別是 15 分鐘、30 分鐘、60 分鐘 ；按金額充電計費選項分別是 1 元、3 元、5 元 ； 按電量充電計費界面，車主根據(jù)自身需求輸入充電電量即可，以千瓦時為單位，進行充電電量的輸入及操作。

支付信息確認界面 ：點擊確認鍵進入支付信息確認界面，界面信息包括此次充電消費金額、充電量和時間等，車主確認后進入下一界面，發(fā)生錯誤可以直接選擇退出充電。

付款界面 ：確認鍵進入付款界面，用戶可選擇刷一卡通、支付寶掃碼支付選項，進行支付。

3.2外觀化設計

（1）造型 ：簡約、大氣、實用、雅觀，方圓有機結(jié)合 ；（2）色彩 ：提取西南交通大學校徽的主要顏色（白、藍）；（3）材料 ： 充電樁殼體、電子屏幕及組件上使用不銹鋼材料，顯示與刷卡區(qū)使用 PC 材料，擁有經(jīng)受重壓、自熄、阻燃等點。

3.3功能化設計

（1）觸摸屏為彩色 LED 屏，具有充電信息、充電狀態(tài)、消費金額、實時界面顯示功能，同時具有語音提示和紅外探測功能 ； 內(nèi)置音箱系統(tǒng)，擁有廣播和報警提示功能 ；（2） 擁有可用于夜間照明的燈帶，便于夜間充電 ；（3） 采用校園一卡通和支付寶掃碼支付 ；（4）充電樁具有較好的可收納性，自動回彈外置電線以減少其暴露時間過長引起的快速老化問題，避免外置電線因老化或磨損劃傷而引起漏電事故 ；（5）充電狀態(tài)會有 LED 燈指示，可以遠距離進行觀察 ；（6）充電樁帶有手機充電線，可以讓急需充電但是沒有攜帶充電線的同學進行充電。

3.4排布化設計

排布方式根據(jù)高校校園所規(guī)劃的停車位置進行排布，在相應的非機動車停車區(qū)安裝電動自行車共享充電樁。因本化設計的電動自行車共享充電樁可以同時滿足三輛電動自行車充電，所以兩個電動自行車共享充電樁之間的距離為 3500 毫米，可停放三輛電動自行車。為避免資源浪費，在排布時留出一部分區(qū)域不安裝電動自行車共享充電樁，留給無需充電的用戶停放電動自行車。這樣的排布方式可以有效地解決在校生充電電纜私拉亂接、電動自行車亂停亂放的現(xiàn)象。

4 安科瑞充電樁運營管理平臺

安科瑞電動自行車充電樁通過GPRS模塊與云端進行通信和數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)能夠?qū)﹄妱幼孕熊嚦潆姌兜娜粘顟B(tài)、充電過程進行監(jiān)控；實現(xiàn)充電支付對接：支持投幣、刷卡支付等多種支付方式，保證支付交易過程的完整性，對充電過程中的異常情況進行有效預警；實現(xiàn)對下游站級平臺的清算、對賬功能。平臺可對接消防物聯(lián)網(wǎng)平臺、小程序等，提供相關異常數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電動車充電管理的網(wǎng)絡化、可視化。

①　周全預警

對平臺連接的所有充電樁狀態(tài)進行監(jiān)視，充電樁發(fā)生異常情況時可通過APP、短信及時向運營人員發(fā)出報警信號，及時消除火災隱患。

②　交易結(jié)算管理

平臺為運營方提供充電價格策略管理，預收費管理，賬單管理，營收和財務相關報表等，支持投幣、刷卡和掃碼充電。

③　充電服務

可通過軟件搜索附近充電樁，并查看充電樁狀態(tài)，并導航至可用充電樁。可通過在線自助支付實現(xiàn)充電。

④　運營分析

對訂單進行數(shù)據(jù)化分析，通過柱狀圖、報表方式直觀展示數(shù)據(jù)，并支持和第三方平臺對接。

⑤　小程序

可通過小程序掃碼充電，充電賬單支付。運營商和物業(yè)管理人員均可通過小程序管理，監(jiān)測充電樁狀態(tài)和充電交易情況。

充電樁型號

 ACX10A-YH

(1)可同時充10輛電瓶車。
(2)尺寸空間大，投幣箱容量大，內(nèi)部空間充裕，具備充足的電氣穩(wěn)定性。
(3)實體按鍵設計，手感實在，使用壽命長。
(4)顯示投幣數(shù)、IC刷卡次數(shù)、IC卡余額，卡內(nèi)余額語音播報。
(5)每次扣費和充電時間可調(diào)，可多次投幣刷卡，充電時間自動累計。
(6)可根據(jù)客戶需求開通免費充電功能、月卡功能和刷卡退費。
(7)可使支付寶支付、APP 支付。
(8)自動識別出現(xiàn)故障的線路，并伴有字母和語音提示。
(9)具有斷電記憶功能，當出現(xiàn)斷電，來電后可以繼續(xù)使用剩余的時間充電。
(10)具有拔掉斷電功能，當用戶拔掉充電器，及時自動斷電。
(11)具有充滿自停功能，自動檢測電瓶車充電狀態(tài)，如充滿則停止供電，計費時間清零。
(12)具有過載保護功能，能識別大功率電器，自動暫停供電，防止用戶私接插線板給多臺電瓶車充電。
(13)具有短路保護功能，當出現(xiàn)短路，保險絲熔斷確保穩(wěn)定。
(14)具有按功率給時間功能，根據(jù)檢測到的功率，按照設定時間開啟充電。
(15)可選配聯(lián)網(wǎng)煙感，當出現(xiàn)火情，可發(fā)送短信給責任人。
(16)過溫保護功能，當檢測機箱溫度過高，停止充電。
(17)夜間斷電功能，可設定夜間整機斷電黑屏，禁止夜間充電。
(18)遠程抄表，485電表數(shù)據(jù)采集上報。

5總結(jié)

為解決高校校園內(nèi)電動自行車充電亂象，設計出符合校園特定環(huán)境的電動自行車共享充電樁，本文在分析現(xiàn)有產(chǎn)品的提下， 在使用功能、功能排布、造型尺寸、交互界面和支付方式等方面進行討論和化。

參考文獻 

[1]鄭州市，關于在住宅小區(qū)建設電動自行車充電庫（棚）的通告 [N]．2014.8.1（5）

[2]劉彥如，孫語晨，魏曼婷，高校校園電動自行車共享充電樁分析與化設計

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版