拖拉機(jī)駕駛室操縱舒適性的調(diào)查分析與評(píng)價(jià)

陳興法 楊秀芳 沈曉東 覃 乾 王正立

（浙江農(nóng)林大學(xué)工程學(xué)院，浙江 杭州 311300）

拖拉機(jī)駕駛室操縱舒適性的調(diào)查分析與評(píng)價(jià)

陳興法 楊秀芳 沈曉東 覃 乾 王正立

（浙江農(nóng)林大學(xué)工程學(xué)院，浙江 杭州 311300）

本文采用問卷調(diào)查與訪談結(jié)合的形式，調(diào)查拖拉機(jī)駕駛室操縱舒適性，并采用層次分析法與模糊評(píng)價(jià)法相結(jié)合的方式，對(duì)拖拉機(jī)駕駛室操縱舒適性進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)一些存在的問題。該調(diào)查分析和評(píng)價(jià)可為拖拉機(jī)駕駛室操縱舒適性設(shè)計(jì)提供參考。

拖拉機(jī)駕駛室；操縱舒適性；層次分析法；模糊評(píng)價(jià)法

本文采用社會(huì)調(diào)查的方法，選取具有豐富駕駛經(jīng)驗(yàn)的拖拉機(jī)駕駛員作為調(diào)查對(duì)象，對(duì)拖拉機(jī)駕駛室操縱舒適性的滿意度進(jìn)行調(diào)查研究，采用層次分析法和模糊評(píng)價(jià)法對(duì)操縱舒適性進(jìn)行評(píng)價(jià)，為駕駛室的設(shè)計(jì)提供參考，同時(shí)也為企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品提供依據(jù)。

1 調(diào)查的基本情況

調(diào)查時(shí)間是2016年12月，地點(diǎn)浙江省臨安市農(nóng)機(jī)站，采用的是問卷調(diào)查與訪談相結(jié)合的形式，即對(duì)每一個(gè)駕駛員，當(dāng)面訪談填寫問卷，設(shè)計(jì)兩個(gè)調(diào)查表格，共140份（篩選過）。調(diào)查的駕駛員的特點(diǎn)：①均為男性；②基本是駕齡超過十年的經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員；③其工作時(shí)長(zhǎng)大部分超過八個(gè)小時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度較大；④年齡在30～50歲，符合我國(guó)規(guī)定的拖拉機(jī)駕駛員必須年滿18周歲，不滿60周歲的規(guī)定；⑤多數(shù)人有夜間駕駛的情況，所以操縱舒適的駕駛室對(duì)于他們來說尤為必要。

2 建立拖拉機(jī)駕駛室操縱舒適性的評(píng)價(jià)體系

本文從拖拉機(jī)駕駛員的需求出發(fā)，構(gòu)建一個(gè)拖拉機(jī)駕駛室操縱舒適性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，參考汽車駕駛室舒適性的評(píng)價(jià)體系，對(duì)汽車駕駛室人機(jī)界面建立了六維度人機(jī)界面綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，包括座椅、工作臺(tái)、儀表板、方向盤、操縱桿和踏板。將拖拉機(jī)駕駛室操縱舒適性評(píng)價(jià)體系分為六個(gè)要素：座椅、方向盤、儀表、踏板、操縱桿、視野［1］。

3 拖拉機(jī)駕駛室操縱舒適性評(píng)價(jià)模型的建立

3.1 層次分析模型的建立

拖拉機(jī)駕駛室操縱舒適性的評(píng)價(jià)涉及的因素較多，邊界模糊，較復(fù)雜，且存在多層次的關(guān)系，適合使用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)其各部分進(jìn)行舒適性評(píng)價(jià)。

模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的，用模糊關(guān)系合成的原理，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，從多個(gè)因素對(duì)被評(píng)價(jià)事物隸屬等級(jí)狀況進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)的方法。建立的拖拉機(jī)駕駛室操縱舒適性評(píng)價(jià)體系如下，座椅 B1：高度C11、深度C12、座椅的位置C13；方向盤B2：高度C21、直徑C22、轉(zhuǎn)向靈活 C23；儀表B3：布局C31、清晰度C32、傾角C33；踏板B4：傾角C41、行程C42、位置C43；操縱桿B5：高度C51、位置C52、直徑C53；視野B6：前方視野C61、側(cè)方視野 C62、后方視野 C63。

3.2 構(gòu)建判斷矩陣，建立權(quán)重集

在準(zhǔn)則層Bi（i=1,2,3,4,5,6），根據(jù)下一層次的因素Cij對(duì)它們的相對(duì)重要性對(duì)下一層次的Cij（i=1,2,3,4,5,6,j=1,2,3）賦予相應(yīng)的權(quán)重。權(quán)重由相關(guān)方面的專家們憑借經(jīng)驗(yàn)給出，各因素的相對(duì)重要性再通過兩兩比較的方法得出，帶有一定的主觀性。通常是專家們各自回答下層元素Cij對(duì)準(zhǔn)則層Bi哪一個(gè)更重要，相對(duì)的重要程度，后將重要程度進(jìn)行量化，建立兩兩比較的數(shù)值判斷矩陣。常根據(jù)一定的比率標(biāo)度進(jìn)行量化。本文運(yùn)用一種常用的1-9標(biāo)度方法。

對(duì)權(quán)重判斷矩陣進(jìn)行計(jì)算，得出特征根和特征向量，然后檢驗(yàn)每一個(gè)矩陣的一致性。如果不滿足一致性條件，則需要專家重新給出相對(duì)應(yīng)的重要性程度使其可滿足一致性條件，計(jì)算出下層指標(biāo)的組合權(quán)重。在檢驗(yàn)矩陣一致性時(shí)，需要計(jì)算矩陣的一致性指標(biāo)，其計(jì)算公式

當(dāng)矩陣完全一致性時(shí)，Ci=0。當(dāng)Ci值越大時(shí)，判斷矩陣一致性的程度越差。判斷不同矩陣是否滿足一致性要求時(shí)，需引入各階判斷矩陣平均一致性指標(biāo)Ri值和一致性比率。

根據(jù)專家們確定的6項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)的相對(duì)重要程度將其量化，構(gòu)建出判斷矩陣，然后用特征值法求出權(quán)重，建立權(quán)重集。二級(jí)指標(biāo)的判斷矩陣和權(quán)重見表1。

表1 二級(jí)指標(biāo)的判斷矩陣和權(quán)重

3.3 找出模糊關(guān)系矩陣

將拖拉機(jī)駕駛室操縱舒適評(píng)價(jià)體系的每一個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果分為非常舒適、舒適、基本舒適、不舒適、非常不舒適5個(gè)等級(jí)。設(shè)評(píng)語(yǔ)集V={V1,V2,V3,V4,V5}，其中V1表示司機(jī)對(duì)于駕駛室操縱感覺非常舒適，V2表示舒適，V3表示基本舒適，V4表示不舒適，V5表示非常不舒適。為了便于計(jì)算分析，采用將等級(jí)表示為分?jǐn)?shù)的方式，5表示非常舒適，4表示舒適，3表示基本舒適，2表示不舒適，1表示非常不舒適。則評(píng)語(yǔ)集V={5,4,3,2,1}。

模糊關(guān)系矩陣式對(duì)評(píng)價(jià)項(xiàng)目集內(nèi)諸評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)定的一種模糊映射。對(duì)U中的每個(gè)單因素評(píng)定的隸屬矩陣為：

3.4 進(jìn)行模糊綜合評(píng)判

通過合成運(yùn)算，將W和R合成得到一級(jí)模糊評(píng)判向量Bi為：

以拖拉機(jī)駕駛室為例，得到的Bi如下：

再將一級(jí)模糊評(píng)判向量Bi與VT的合成得到對(duì)應(yīng)是分?jǐn)?shù)Mi：二級(jí)指標(biāo)分?jǐn)?shù)為M=Bi×VT，總體分?jǐn)?shù)：ΣM=W×ΣB×VT。

可計(jì)算出座椅的總體評(píng)分為3.174 5，方向盤的總體評(píng)分為3.390 4，儀表的總體評(píng)分為3.742 8，踏板的總體評(píng)分為3.407 5，操縱桿的總體評(píng)分為3.453 2，視野的總體評(píng)分為3.404 3，駕駛室操縱舒適性的總體評(píng)分為3.375 1。從上述內(nèi)容可看出評(píng)分的區(qū)間都在一般到舒適之間，座椅的評(píng)分最低，儀表的評(píng)分最高，方向盤與視野的評(píng)分非常接近，操縱桿的評(píng)分略高于方向盤與視野。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)臨安市拖拉機(jī)駕駛室的操縱舒適性進(jìn)行調(diào)研，建立了操縱舒適性評(píng)價(jià)體系，并運(yùn)用了層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，駕駛室操縱舒適性的總體得分介于一般與舒適之間，其中座椅的舒適性評(píng)分最低，急需進(jìn)行改進(jìn)。

［1］鐘文杰，徐紅梅，徐奧.基于CATIA的拖拉機(jī)駕駛室人機(jī)系統(tǒng)舒適性分析與評(píng)價(jià)［J］.江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)，2017（1）：47-51.

Investigation and Evaluation of Tractor Cab Maneuvering Comfort

Chen Xingfa Yang Xiufang Shen Xiaodong Qin Qian Wang Zhengli
（College of Engineering,Zhejiang A&F University，Hangzhou Zhejiang 311300）

In this paper,the questionnaire was used to investigate the comfort of the tractor cab by the driv?er in the form of questionnaire survey and interview.The combination of the analytic hierarchy process and the fuzzy evaluation method was used to evaluate the comfort of the tractor cab,and some existence prob?lem is found in the survey.The survey analysis and evaluation can provide a reference for the design of the tractor cab comfort.

tractor cab；manipulation comfort；analytic hierarchy process；fuzzy evaluation method

S219

A

1003-5168（2017）12-0078-02

2017-11-01

浙江省教育廳科研項(xiàng)目（Y201636110）；浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)生科研訓(xùn)練項(xiàng)目資助。

陳興法（1994-），男，本科，研究方向：農(nóng)業(yè)裝備的人機(jī)工程。

楊秀芳（1983-），碩士，講師，研究方向：農(nóng)業(yè)裝備的人機(jī)工程學(xué)。