網約車舒適度客觀量化評價方法及裝置設計

鄧 筠，陳崇輝

（華南理工大學廣州學院 電氣工程學院，廣州 510800）

網約車是共享經濟時代交通領域產生的新興重要出行方式[1]。“互聯網約車出行”這個新方式進入到了中國的百姓生活，網約車以其方便、快捷、性價比高等優點給人們的日常出行帶來了極大的便利[2]。

目前，網約車的監管模式主要是通過政府管平臺，平臺管司機和車輛，乘客可通過平臺對司機進行評分，從而約束和規范司機的行為，保障乘客的合法權益和舒適的體驗，但網約車還是存在很多問題[3]。第一大問題是乘客安全問題；第二大問題是乘客滿意度和舒適度問題。其中舒適度問題主要集中在以下3個方面[4]：①晃動方面，主要體現在司機開車過程中頻繁急剎車、急加速、急轉彎等，甚至引起乘客暈車、嘔吐等；②空氣質量方面，主要是車廂內空氣不流通，甚至滿車煙味、酒味；③噪聲方面，主要是司機不間斷接打電話，甚至講話聲音很大。雖然大部分司機想服務好每一位乘客，但是很多司機覺得自己的付出和平臺評分存在差異，網約車平臺無法給加盟司機做任何評估，也無暇顧及與乘客進一步聯系溝通，對司機的評分機制難以保證其公平性。

1 網約車舒適度客觀量化評價方法

1.1 客觀量化評價基本思路

建立網約車的舒適度的綜合評價模型，通過傳感器實時采集網約車底層數據，對應相應的評價指標，確定各項因素的權重和模糊評價因子，綜合得到網約車舒適度評價指數。

1.2 建立影響乘客舒適度的因素集

因素集是影響評價對象的各種因素組成的一個集合[5]。對網約車乘客舒適度客觀量化評價時，必須建立直接影響乘客舒適度的客觀因素集，用二維數組U表示，如式（1）所示。

根據當前網約車平臺評價匯總的大數據分析，影響乘客舒適度的因素主要有晃動方面、氣味方面和噪聲方面3項11條，建立因素集具體條目如表1所示。

表1 建立因素集Tab.1 Establishing factor set

1.3 通過確定因素權重建立權重集

權重集是反映各因素的重要程度所組成的一個集合[6]。用二維數組B表示，如式（2）所示。

對網約車乘客舒適度客觀量化評價時，各因素的重要程度是不一樣的，所以需要確定各指標的權重。權重的確定采用的是層次分析法AHP（analytics hierarchy process）[5]，由評價者將復雜問題分解為若干組成要素，并將這些要素形成有序的層次結構，然后采用1-9標度法，建立二維矩陣，并計算矩陣每一行的指標的和，再進行歸一化處理，最終得到指標權重。

把網約車舒適度客觀量化評價分解為晃動、氣味和噪聲3個方面，以此作為例子詳細說明計算過程。

管溝基礎采用中粗砂墊層，厚15～20 cm，砂料含泥量不應大于5%。遇有淤泥時，清淤換土，進行基礎換置，使地基承載力達到設計要求。

首先，將舒適度評價這個模糊性的復雜問題分解為3個組成要素，如式（3）所示。

其次，采用1-9標度法，通過校園內的學生進行問卷調查的形式，分別將元素兩兩比較，確定層次中各要素的相對重要性，建立二維矩陣，表2所示是指標權重的確定。

表2 指標權重的確定Tab.2 Determination of index weight

再次，計算矩陣每一行的指標的和，得到向量B′，如式（4）所示。

最后，對向量作歸一化處理，可得到各指標的權重向量為B，如式（5）所示。

即網約車舒適度客觀量化的3個評價因素的權重值如表3所示。

表3 三個評價因素的權重值Tab.3 Weight value of three evaluation indicators

1.4 根據評價指標確定評價集

評價集是評價者對評價對象可能作出的各種總的評價結果所組成的集合[7]。用二維數組V表示，如式（6）所示。

對網約車乘客舒適度客觀量化評價時，主要根據評價指標出現的次數、頻率以及給乘客感受程度作為判斷的標準。具體采用的方案為通過相應傳感器實時采集網約車底層數據，與預設的閾值進行比較，當實測值超過預設閾值時，判斷存在該影響舒適度的因素，并累計出現的次數；記錄該因素前后2次出現的時間差，這個時間差的大小決定該因素出現的頻率；記錄出現該因素物理量的幅度，作為該因素給乘客的感受強烈程度的判斷依據；根據以上3點從而給予不同層次的評價結果，確定評價集。

確定評價集的作用，主要是通過實時采集網約車底層數據，量化因素集里面的因素，讓網約車乘客對舒適度的主觀感受通過分層次的形式，從評價集中得出一個最佳的評價結果，從而對舒適度進行客觀分層次量化，為后續的具體量化定下綱領性的框架。

2 舒適度客觀數據采集裝置設計

2.1 總體方案設計

為了實現對上述3個因素的實時數據檢測采集，本文設計了以微控制器為核心的數據采集與傳輸平臺，其系統結構如圖1所示。設置相應傳感器采集網約車底層原始數據，經過微控制器處理后，通過顯示屏模塊可直觀顯示相應的數據，同時物聯網WIFI模塊連接司機手機WIFI提供的AP熱點，從而把處理后的數據傳輸至云平臺，計算機PC端或手機端即可實時獲取相應的數據。

圖1 系統結構圖Fig.1 System structure diagram

2.2 晃動方面數據采集及量化

網約車內乘客感受到的晃動包括3個分量。網約車運動3個分量如圖2所示，這3個分量通過加速度傳感器MPU6050檢測X、Y、Z三個軸的加速度得到，分別對應前后方向AX、左右方向AY和上下方向AZ。其中前后方向主要是司機急剎車和急加速導致，左右方向主要是司機左右急轉彎引起，上下方向主要是車上下顛簸的作用。

MPU6050里面集成了3軸陀螺儀和3軸加速度計[8]，圖3是MPU6050原理圖。圖中芯片供電電源為3.3 V，數據SDA和時鐘SCL相互配合，與微控制器I/O端口連接，實現數據的串行傳輸，并經過姿態解算和卡爾曼濾波算法等信號處理，得到網約車運動對應的加速度和角速度數據，從而提取網約車行駛的特征。

圖2 網約車運動3個分量Fig.2 Three components of car-hailing

圖3 MPU6050原理圖Fig.3 MPU6050 schematic diagram

假設X軸加速度分量Ax表示司機急剎車和急加速，并以此作為例子說明詳細量化過程。假如司機一旦出現急剎車和急加速的動作，此時傳感器的Ax數據隨著車體的運動短時間內將有比較大的變化，也就是說，當司機急剎車導致X軸的數據變化大于某個設定閾值時，表示“司機急剎車”這個事件成立；對該事件累積計數，并記錄該事件前后兩次的時間差，表示該事件出現的頻率；同時進一步量化這個數據，根據數值的大小確定急剎車的程度，從而對急剎車這個參數進行客觀量化評價賦值。同理，當司機急加速導致X軸的數據反方向變化大于某個設定閾值時，對急加速參數進行客觀量化評價賦值。以此類推，對傳感器Y軸加速度分量AY和Z軸加速度分量AZ進行采集、判斷以及量化，從而對網約車左右急轉彎、上下顛簸等參數進行客觀量化評價賦值。

2.3 空氣質量數據采集及量化

車內空氣質量的好壞主要取決于車內空氣是否流通。門窗緊閉的情況下車內異味主要來源于車內零部件、膠條、內飾板塊、腳墊以及座椅套等，再加上經常在車廂內吸煙，空調長時間不清洗保養等，均容易導致乘客有不舒適的感覺。

圖4是TGS2602基本測量電路，用于車內空氣質量的數據采集，其對VOC（volatile organic compounds）揮發性有機化合物與氣味有高靈敏度，特別是對于苯系物信號響應極強，靈敏度高達1.38～2.78 mV·（μg·L-1）-1[9]，而車內污染物中苯系物對人體的危害較為嚴重。TGS2602需要外部提供加熱器電壓VH和電路電壓VC才能正常工作。當VH有供電時，傳感器內加熱器溫度上升，吸附氧氣量增加，保持傳感器在一個特定的最佳感應溫度；當VC也有供電時，傳感器阻抗RS與負載電阻RL串聯分壓，從而得到VOUT[10-11]。當車內氣體濃度發生變化被傳感器檢測到時，內部氣敏元件阻抗RS的電導率會隨之發生變化，輸出電壓VOUT也隨之發生變化，即不同濃度的VOC氣體對應不同的電壓輸出值VOUT。輸出值VOUT經過信號調理電路，輸入微控制器的模數轉換模塊A/D，從而得到網約車內對應的空氣質量數據。

圖4 TGS2602基本測量電路Fig.4 Basic measuring circuit of TGS2602

當空氣質量數據大于某個設定閾值時，表示“空氣質量差”這個事件成立，對該事件累積計數，并記錄該事件持續的時間長短，同時進一步量化這個數據，根據數值的大小確定空氣質量差的程度，從而對空氣質量這個參數進行客觀量化評價賦值。

2.4 聲音數據采集及量化

圖5 話筒放大電路原理圖Fig.5 Principle diagram of microphone amplifier circuit

網約車內乘客感受到的聲音信號，只要不是乘客想要的有效聲音就是噪聲，是一種會讓乘客感到煩躁的重要因素。圖5是話筒放大電路原理圖，電容式MIC采集車廂內聲音信號，從LM386的第3引腳輸入，放大增益由第1和8引腳決定，聲音放大后從第5引腳輸出，由模數轉換模塊A/D把聲音模擬信號轉換成數字信號，通過微控制器讀取A/D模塊的數值，計算得到車內等效聲壓級，也就是網約車內對應的聲音數據，從而提取網約車噪聲的特征。

當網約車司機接打電話講話聲、車內音樂聲、收音廣播聲、車振動噪聲等導致采集到的聲音信號大于某個設定等效聲壓級閾值時，表示“存在噪聲”這個事件成立，對該事件累積計數，并記錄該事件前后兩次的時間差，同時進一步量化這個數據，根據數值的大小確定噪聲的大小程度，從而對噪聲這個參數進行客觀量化評價賦值。

3 實驗測試與建議

3.1 數據采集實驗測試

以網約車加速和剎車、左右轉彎做數據采集實驗測試。加速度傳感器MPU6050的X軸的加速度AX表示網約車的加速和剎車，Y軸的加速度AY表示網約車的左右轉彎。如圖6所示為數據采集實驗測試效果，能夠直觀表達網約車行駛的狀態。

圖6 數據采集實驗測試效果Fig.6 Test results of data acquisition experiment

3.2 提高乘客舒適度建議

采用傳感器采集網約車行駛狀態的底層數據，提出客觀量化評價方法，并通過實驗測試作為基礎，對網約車行駛中提高乘客舒適度提出幾點建議。

首先，網約車司機駕車要勻速開車，保持車輛平穩。主要影響因素包括車輛性能和路面不平、車速和運動方向的變化、駕駛技術水平和司機態度等，導致車輛產生整車或局部振動，引起乘客產生不適癥狀[12]。司機要盡量保持車輛平穩，尤其在起步、剎車和轉彎時更加要注意，從而減輕乘客暈車的感受，提高乘車舒適度。

其次，網約車司機要防范和清除車內異味，保持車內空氣清新。開窗通風是最有效、最簡單的方法，讓車內有害氣體揮發釋放干凈，新車更加是如此；良好的衛生習慣也很重要，鞋帽、抹布、食物袋、瓜皮果殼等及時清理，從而減輕乘客對氣味的感受，提高乘車舒適度。

最后，網約車司機開車過程中不能接打電話，保持車內安靜的同時也是保證行駛安全。保持安靜的車內環境，或播放舒緩的柔和音樂，可能更受乘客喜歡，從而減輕乘客對噪聲的感受，提高乘車舒適度。

4 結語

本文提出一種網約車舒適度客觀量化評價方法。通過相應傳感器實時采集網約車的晃動方面、氣味方面和噪聲方面等底層數據，應用多因素模糊綜合評價方法，讓乘客對網約車舒適度的直觀感受給予客觀數據量化評價，并對網約車底層數據采集裝置進行設計和實驗測試。實驗結果表明，該模型能夠實時采集網約車行駛過程中的底層數據，數據能夠直觀反映網約車行駛的狀態，在實驗測試的基礎上對網約車司機提高乘客舒適度提出一些有益的建議。