基于AHP的重型車輛機動性能分析

袁崇正 郭曉林 趙繼龍

摘 要：重型車輛高原機動性能，本文對重型車輛進行全面分析，結合系統主要設備特點，建立重型車輛高原機動性能指標體系，運用層次分析法和專家打分建立機動性能評估模型，并定性、定量的對評估中各指標權重進行分析評估，為高原重型車輛的使用和部署提供依據。

關鍵詞：機動性能；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軍事作戰的重要組成部分，其機動性能是影響戰斗力的關鍵因素。但高原地區由于海拔高、空氣稀薄、大氣壓力低等原因，在平原環境下狀態較好的重型車輛，裝備到高原后出現了動力性能下降、可靠性降低等問題，嚴重影響作戰能力。因此，對重型車輛的高原機動性能進行系統研究，提高高原環境下重型車輛性能，具有重大的現實意義和軍事意義。

1 層次分析法AHP

上世紀七十年代，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合，針對待分析對象給出若干相關組成因素，按照因素間的關系形成層次體系，同層因素間權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）建立層次結構。首先明確研究對象的組成和影響因素，根據元素的特性分層，上層因素對下層因素其支配作用，頂層代表最終目標，從而形成自上而下的層次結構。

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

設某層有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）計算單一準則下元素的相對權重。

①求特征根和特征向量。

所得的特征向量經歸一化后即為本層各元素的排序權重。計算最大特征根和對應特征向量采取冪法求解。

②對進行一致性檢驗和調整。

在判斷元素間的相對重要性時，需要對判斷矩陣進行一致性檢驗。一致性指標如下式計算：

其中RI為平均隨機一致性指標，可查表2得到。

當判斷矩陣具備一致性，且CR趨向于零，一致性越好。實際應用中， 可認為判斷矩陣的一致性是可接受的，否則就要調整。

最后進行層次總排序，即計算出最底層元素相對于總目標的相對重要性，從最高層到最底層依次進行。

AHP最終目的是計算各方案相對于總目標的優先順序權重，本文中應用AHP對指標權重系數的分配進行評估。

2 重型車輛高原機動性能指標體系的構建

重型車輛機動性能的評價指標是對評價目標的主要特征和層次結構的集中反映。如何建立合理的評價指標體系，既不會對評價指標排序造成影響，又能正確反映系統的需求和特性，還要根據高原環境下重型車輛的特點設置特有指標，是對重型車輛機動性能評估的前提。

本文通過對重型車輛系統的全面分析，擬定指標草案，在咨詢相關專家的基礎上，采取合理的統計歸納，實現對重型車輛高原機動性能指標體系的確定。圖1是指標體系的構建流程。

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

3 重型車輛機動性能評估

為了精確計算指標權重，對十名專家意見進行收集，根據專家打分構造相應的判斷矩陣。以專家一為例，構造矩陣形式如表3、表4所示。

根據十位專家打分構造的判斷矩陣計算特征根以及一致性檢驗，結果如表5。由表5看出專家3、4、9、10專家判斷矩陣不一致，通過構造奇異元素識別矩陣，重新計算特征根和特征向量，直至滿足CR≤0.1為止，調整結果如表6所示。

利用判斷矩陣對各層元素的權重進行計算，計算結果如表7、表8。

對十個專家的排序結果利用加權幾何平均綜合排序向量法進行計算，得到最終結果如表9所示。

4 結論

（1）通過參考已有指標體系，考慮高原環境下重型車輛特點，在全面分析的基礎上，建立車輛高原機動性能指標體系。

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

參考文獻：

[1]孫崎，張云飛.工程機械用柴油機高原運行性能的研究[J].內燃機工程，2001（02）.

[2]王軍.WD615柴油機高原適應性技術研究[J].山東內燃機，2003

（03）.

[3]許樹柏.層次分析法原理：實用決策方法[M].天津：天津大學出版社，1988.

[4]李泳霖，王威，胡斌.基于ANP的船舶主機維修性評估研究[J]. 四川兵工學報，2015，36（05）：94-97.

[5]Rabiner L，Steiglitz K.The Design of Wide-Band Recursive and Nonrecursive Digital Differentiators[J].IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics.1970，18（02）：204-209.