基于AHP的重型車輛機(jī)動性能分析

袁崇正 郭曉林 趙繼龍

摘 要：重型車輛高原機(jī)動性能，本文對重型車輛進(jìn)行全面分析，結(jié)合系統(tǒng)主要設(shè)備特點(diǎn)，建立重型車輛高原機(jī)動性能指標(biāo)體系，運(yùn)用層次分析法和專家打分建立機(jī)動性能評估模型，并定性、定量的對評估中各指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行分析評估，為高原重型車輛的使用和部署提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)動性能；AHP；重型車輛

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.008

重型車輛是我國高原地區(qū)軍事作戰(zhàn)的重要組成部分，其機(jī)動性能是影響戰(zhàn)斗力的關(guān)鍵因素。但高原地區(qū)由于海拔高、空氣稀薄、大氣壓力低等原因，在平原環(huán)境下狀態(tài)較好的重型車輛，裝備到高原后出現(xiàn)了動力性能下降、可靠性降低等問題，嚴(yán)重影響作戰(zhàn)能力。因此，對重型車輛的高原機(jī)動性能進(jìn)行系統(tǒng)研究，提高高原環(huán)境下重型車輛性能，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和軍事意義。

1 層次分析法AHP

上世紀(jì)七十年代，美國T.L. Saaty等人提出用于決策分析的AHP方法。這種方法將定性分析與定量分析相結(jié)合，針對待分析對象給出若干相關(guān)組成因素，按照因素間的關(guān)系形成層次體系，同層因素間權(quán)重通過兩兩比較的方式確定，最后形成完整的評價體系。層次分析法具體步驟如下：

（1）建立層次結(jié)構(gòu)。首先明確研究對象的組成和影響因素，根據(jù)元素的特性分層，上層因素對下層因素其支配作用，頂層代表最終目標(biāo)，從而形成自上而下的層次結(jié)構(gòu)。

（2）構(gòu)造判斷矩陣。建立層次結(jié)構(gòu)后，為描述元素間的相對重要性，對同層元素相對上層中某準(zhǔn)則的重要性進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣。AHP方法大多數(shù)情況下使用1、3、5、7、9為標(biāo)度值，以X和Y兩元素為例，其標(biāo)度值含義如表1所示。

設(shè)某層有n個元素受上層同一元素的支配，依次兩兩比較這n個元素，第i個元素與第j個元素比較得到比較值，得到比較判斷矩陣如下所示：

（3）計(jì)算單一準(zhǔn)則下元素的相對權(quán)重。

①求特征根和特征向量。

所得的特征向量經(jīng)歸一化后即為本層各元素的排序權(quán)重。計(jì)算最大特征根和對應(yīng)特征向量采取冪法求解。

②對進(jìn)行一致性檢驗(yàn)和調(diào)整。

在判斷元素間的相對重要性時，需要對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。一致性指標(biāo)如下式計(jì)算：

其中RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，可查表2得到。

當(dāng)判斷矩陣具備一致性，且CR趨向于零，一致性越好。實(shí)際應(yīng)用中， 可認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可接受的，否則就要調(diào)整。

最后進(jìn)行層次總排序，即計(jì)算出最底層元素相對于總目標(biāo)的相對重要性，從最高層到最底層依次進(jìn)行。

AHP最終目的是計(jì)算各方案相對于總目標(biāo)的優(yōu)先順序權(quán)重，本文中應(yīng)用AHP對指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的分配進(jìn)行評估。

2 重型車輛高原機(jī)動性能指標(biāo)體系的構(gòu)建

重型車輛機(jī)動性能的評價指標(biāo)是對評價目標(biāo)的主要特征和層次結(jié)構(gòu)的集中反映。如何建立合理的評價指標(biāo)體系，既不會對評價指標(biāo)排序造成影響，又能正確反映系統(tǒng)的需求和特性，還要根據(jù)高原環(huán)境下重型車輛的特點(diǎn)設(shè)置特有指標(biāo)，是對重型車輛機(jī)動性能評估的前提。

本文通過對重型車輛系統(tǒng)的全面分析，擬定指標(biāo)草案，在咨詢相關(guān)專家的基礎(chǔ)上，采取合理的統(tǒng)計(jì)歸納，實(shí)現(xiàn)對重型車輛高原機(jī)動性能指標(biāo)體系的確定。圖1是指標(biāo)體系的構(gòu)建流程。

通過參考已有指標(biāo)體系，考慮高原環(huán)境下重型車輛特點(diǎn)，對部分指標(biāo)進(jìn)行刪減或簡化，對受環(huán)境影響的指標(biāo)進(jìn)行補(bǔ)充。如對輪廓尺寸等高原環(huán)境下沒有變化的指標(biāo)進(jìn)行刪減，對通過性能進(jìn)行簡化，增加起動性指標(biāo)等。按照上述構(gòu)建指標(biāo)體系的原則和過程，對重型車輛進(jìn)行全面分析后，建立重型車輛高原機(jī)動性能評價指標(biāo)體系，如圖2所示。

3 重型車輛機(jī)動性能評估

為了精確計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，對十名專家意見進(jìn)行收集，根據(jù)專家打分構(gòu)造相應(yīng)的判斷矩陣。以專家一為例，構(gòu)造矩陣形式如表3、表4所示。

根據(jù)十位專家打分構(gòu)造的判斷矩陣計(jì)算特征根以及一致性檢驗(yàn)，結(jié)果如表5。由表5看出專家3、4、9、10專家判斷矩陣不一致，通過構(gòu)造奇異元素識別矩陣，重新計(jì)算特征根和特征向量，直至滿足CR≤0.1為止，調(diào)整結(jié)果如表6所示。

利用判斷矩陣對各層元素的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表7、表8。

對十個專家的排序結(jié)果利用加權(quán)幾何平均綜合排序向量法進(jìn)行計(jì)算，得到最終結(jié)果如表9所示。

4 結(jié)論

（1）通過參考已有指標(biāo)體系，考慮高原環(huán)境下重型車輛特點(diǎn)，在全面分析的基礎(chǔ)上，建立車輛高原機(jī)動性能指標(biāo)體系。

（2）利用AHP和專家打分法對高原環(huán)境下重型車輛機(jī)動性能進(jìn)行評估，定性、定量的對評估中各指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行分析，為高原重型車輛的使用和部署提供依據(jù)。

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