基于层次分析法的林用车辆技术状况分析1)

邹本存 储江伟

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

基于层次分析法的林用车辆技术状况分析1)

邹本存 储江伟

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

采用分层随机抽样法，对林用车辆技术状况的构成要素及相对重要性进行调查统计；归纳出林用车辆技术状况的主要构成要素，构建了林用车辆技术状况的层次结构模型，验证了模型的有效性；遴选出林用车辆技术状况各构成要素的重要度排序。

层次分析法；林用车辆；技术状况；层次结构模型；要素重要度

We investigated the constituent elements and their relative importance for forest vehicles technical condition by using stratified random sampling. We summarized the major constituent elements of technical condition, constructed the hierarchical model, and verified the validity of the model. Finally, we obtained importance degree rank of the constituent elements.

林用车辆的技术状况，是指林用车辆在某段时间内表现出技术状况变化特征参数的汇总，包括功能特性、经济特性、安全特性和可靠特性等方面[1-2]。林用车辆自投入使用以后，尽管技术状况不可避免地逐渐下降，但只要掌握制约其性能劣化的主要因素，即可延长工作周期，为林业产业创造更大的利润和社会效益。因此，对林用车辆技术状况进行综合分析和客观评价具有重要的现实意义[3]。

我国林业生产中，大部分仍然采用汽车运输；随着我国林业建设的发展，林用车辆的类型及用途日趋多样化[4]。林用车辆，受林区道路的行驶路面及坡度情况、承载负荷的性质及大小、作业场地的范围及规模、障碍物的类型及数量、作业的内容及方式等使用条件的影响，而区别于工业用车和农业用车。仅针对林用车辆单个或几个明显的性能因素进行分析，缺乏综合的、整体的技术状况分析，常导致个别性能指标优异而掩盖整体技术状况不良[5-7]。因此，对林用车辆技术状况进行分析，既要考虑到其为林所用的特色，又要满足运材汽车、集材汽车等林用车辆使用过程中各方面的性能要求[8-9]。鉴于此，本文采用层次分析法，在归纳总结林用车辆技术状况主要技术参数的基础上，提炼出林用车辆技术状况的构成要素，构建一种林用车辆技术状况的层次结构模型，并确定各层次指标参数的重要度排序，为合理评价林用车辆的实际技术状况提供参考。

1 车辆技术状况构成要素

采用分层随机抽样法，随机抽取来自全国各地市林业局、高等院校及科研院所的100位人员(林业工作人员、林业专家及科研人员)作为调查对象，通过发放问卷调查表的形式，对林用车辆技术状况的构成要素及相对重要性进行调查统计。共发放调查问卷100份，回收有效问卷93份。对回收的93份有效问卷进行汇总分析，归纳出林用车辆技术状况的主要构成要素10项：动力性、经济性、排放性、制动性、操纵性、稳定性、通过性、平顺性、机动性、方便性。

2 车辆技术状况层次结构模型

根据层次分析法(AHP)的基本原理[10-11]，将上述问卷调查得到林用车辆技术状况的10项构成要素进行分层，构建林用车辆技术状况的层次结构模型(见图1)。

3 层次结构模型解析

3.1 构建判断矩阵

林用车辆技术状况的层次结构分3层(见图1)。在问卷调查中，被调查者从第一层(目标层)“林用车辆技术状况”出发，将第二层(因素层)中的基本状况、安全状况和运用状况针对第一层目标层进行两两比较，以数值形式分别表示3个因素的相对重要度，构建目标层的相对权重判断矩阵；同理，分别从第二层(因素层)的3个因素出发，构建3个因素层相对权重矩阵。例如：矩阵Bij表示相对于目标层A而言Bi对Bj的相对重要性，并采用AHP 1～9的比较标度为其赋值[12]，得到Bi对Bj的相对重要值(见表1)。

图1 林用车辆技术状况的层次结构模型

相对重要值含 义相对重要程度描述1同等重要两指标相比时，Bi和Bj同等重要3稍强两指标相比时，Bi比Bj稍微重要5强两指标相比时，Bi比Bj尤其重要7很强两指标相比时，Bi比Bj非常重要9绝对强两指标相比时，Bi比Bj绝对重要2，4，6，8介于两个标度之间两指标相比时，Bi比Bj的重要程度介于两个标度之间倒数值若Bi与Bj相比时被赋予某一标度，则Bj与Bi相比时被赋予的一定为此标度的倒数

将抽样调查得到的93份有效问卷进行整理汇总，将每个层次中的各个下级指标对所属上级指标的权重进行统计平均，得到林用车辆技术状况层次结构模型的4个判断矩阵(见表2～表5)。

表2 判断矩阵A—B

表3 判断矩阵B1—C

表4 判断矩阵B2—C

表5 判断矩阵B3—C

3.2 权重计算

以判断矩阵A—B为例，分别计算因素B1、B2、B3的权重数值，得出基本状况、安全状况和运用状况3个因素对于目标层“林用车辆技术状况”的相对权重。计算步骤[13]：

①将判断矩阵A—B中的元素按行相乘，即：

(1)

②计算每行元素乘积的n次方根，n为判断矩阵的阶数，即：

(2)

(3)

④计算判断矩阵A—B的权重向量，即：

(4)

填入表2的第5列，得到基于目标层的3个因素相对重要度排序，即：基本状况、安全状况和运用状况。同理，分别计算判断矩阵B1—C、B2—C和B3—C的权重向量WB1—C、WB2—C和WB3—C，并分别填入表3～表4的第5列和表5的第6列。

3.3 判断矩阵的一致性检验

为确保判断矩阵的科学有效，需要逐级对判断矩阵的各个权重向量进行一致性检验。以判断矩阵A—B为例，一致性检验的步骤[14]：

①将判断矩阵A—B的判断矩阵AA—B与其权重向量WA—B相乘得到AA—B·WA—B，即：

(5)

②计算判断矩阵A—B的最大特征根，即：

(6)

③计算判断矩阵A—B的一致性指标，即：

Ci=(λmax-n)/(n-1)=0.02。

(7)

④根据判断矩阵阶数的n，参照表6得出平均随机一致性指标数值[15]，即：

Ri=0.58。

(8)

⑤计算一致性比例，即：

CR=Ci/Ri=0.03<0.1。

(9)

⑥一致性比例CR小于0.1，判断矩阵A—B通过一致性检验，因此，判断矩阵A—B为有效矩阵。

⑦将一致性检验指标λmax、Ci和CR填入表2的第6列，平均随机一致性指标：矩阵阶数(n)为1、2、3、4、5、6，Ri分别为0、0、0.58、0.90、0.12、1.24。

同理，对判断矩阵B1—C、B2—C和B3—C进行一致性检验，计算得出一致性比例CR分别为0.01、0.07、0.03，小于0.1；因此，判断矩阵B1—C、B2—C和B3—C均通过一致性检验、均为有效矩阵。将λmax、Ci、CR、Ri等一致性检验指标，分别填入表3～表4的第6列和表5的第7列。

3.4 重要度排序

基于林用车辆技术状况的层次结构模型，根据各级目标的单层次权重排序，计算整体重要度排序，即各个构成要素的权重排序。3个因素及10项指标相对于总目标“林用车辆技术状况”的权重见表7。

4 结论

林用车辆技术状况的层次模型中包含10个构成要素，涉及林用车辆的功能特性、经济特性、安全特性、可靠特性等方面，能够综合反映出林用车辆的整体技术状况特征，并且各级判断矩阵均通过一致性检验，因此，林用车辆技术状况的层次结构模型有效。

基于层次分析法对林用车辆技术状况进行分析时，其构成要素权重排序为：动力性(C1)>经济性(C2)>制动性(C4)>操纵性(C5)>排放性(C3)>通过性(C7)>平顺性(C8)>稳定性(C6)>机动性(C9)>方便性(C10)。

表7 构成要素权重对照表

动力性、经济性和制动性，是林用车辆技术状况的重要构成要素，仅这3项指标的权重之和就达到0.684；因此，重点掌握动力性、经济性和制动性这三方面因素，能够有效保持林用车辆的技术状况，为林业产业创造更大的利润和社会效益。

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Technical Condition of Forest Vehicles Based on AHP/

Zou Bencun, Chu Jiangwei(Northeast Forestry Universiry, Harbin 150040, P. R. China)//

Journal of Northeast Forestry University.-2014,42(6).-148～150

Analytic hierarchy process (AHP); Forest vehicle; Technical condition; Hierarchical structure model; Importance degree

邹本存，男，1970年2月生，东北林业大学交通学院，博士研究生。E-mail：1098985035@qq.com。

储江伟，东北林业大学交通学院，教授。E-mail：cjw_62@163.com。

2014年2月20日。

U462.3

1) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(DL11BB18)。

责任编辑：张 玉。