高铁客舱人机工效模糊评价研究

陆瀚 祝媛 胡明珠

【摘要】 针对高铁客舱系统因素与评价指标的模糊性，结合模糊理论，建立高铁客舱人机工效评价体系。对高铁客舱对评价指标预处理、隶属度构造函数以及模糊算子进行讨论，并结合实例证明该体系的有效性。

【关键词】 高铁客舱 模糊综合评价 人机工

一、模糊综合评价模型

模糊综合评价是应用模糊关系合成的原理，将一些不易定量的因素定量化，从多个因素对被评价的对象隶属等级状况进行综合评价的方法[1]。设给定论域U，U到[0，1]闭区间的任一映射μA：

μA：U→[0，1]

u→μA（u）

式中：μA（u）——u对A的隶属度。

模糊综合评价方法就是在模糊集合理论的基础上形成一种综合评价方法，其基本思想是[2]：设评价指标集U={u1，u1，…，un}，评价集：V={v1，v2，…，un}。对第i个指标ui的模糊评价为V上的模糊子集。由于评价等级有m个，对第i个指标ui就有一个相应的隶属度向量：Ri=（μi1，μi1，…，μim）（i=1，2，…，m）

因此，指标集U内各指标的隶属度向量组成隶属度矩阵，即模糊评价矩阵R为：R=（R1 R2…Rn）T

设对指标的权分配为指标集U上的模糊子集W，记为：

W={w1，w2，…，wn}

结合矩阵模糊复合运算可以得到U×V上的模糊评价结果：B=W·R

利用矩阵模糊复合运算可以得到U×V上的模糊评价值：Y=B 。VT

式中：“。”——模糊算子。

二、评价指标隶属度函数的构造

高铁客舱人机工效评价体系中包含定性指标及定量指标，因此必须对各指标进行规范化处理，将各指标值变换到[0，1]区间范围内，使其满足归一化和无量纲条件 [3]。

1、取值越大越好型指标

2、取值越小越好型指標

3、取值适中型指标

式中：xi——指标值归一化和无量纲后的值；εi——指标ui的指标值；Mi，mi——xi取值范围的上界和下界。

三、实例研究

本文以成灌高铁客舱坐姿可达性为例，对指标体系中的子目标“坐姿可达性”（Os）进行模糊综合评价，具体过程如下：

（1）评价对象：Os（Us）坐姿可达性。评价指标集：Us={us1，us2，us3}，具体对应的含义为{对座座椅靠背距离，壁板厚度，沙发长度}，由测量值计算出指标值Us={0.2，0.45，0.54}。（2）确定评价等级：V=（v1，v2，v3，v4，v5）=（0.9，0.7，0.5，0.3，0.1），分别对应“好”“较好”“一般”“较差”“差”五个评价等级。（3）根据调查分析确定的指标常权重系数：W={w1，w2，w3}={0.4，0.3，0.3}。

（4）结合预处理指标值输出模糊评价矩阵：

（5）由于有界和、有界积M（⊕，·）模糊算子能够对所有评价权重系数值均衡兼顾，较适用于全部指标的综合评价情况，可得：B=W。R={0.08，0.32，0.35，0.25，0}。

（6）模糊综合评价值：

Y=B·VT={0.08，0.32，0.35，0.25，0}·{0.9，0.7，0.5，0.3，0.1}T

可得Y=0.546，结合评价等级分值可知坐姿可达性处于工效“一般”与“较好”之间。通过与乘客交流得知，该综合评价结果与乘客感受一致性高，证明了模糊综合评价的合理性与可行性。

四、结论

为准确评价高铁客舱人机功效水平，结合模糊数学理论建立客舱人机工效评价体系，讨论评价指标隶属度、评价指标权重以及模糊算子，旨在：（1）选择与高铁客舱人机工效匹配的评价方法；（2）针对高铁客舱评价构造匹配的隶属度函数。成灌高铁客舱的实例分析验证了应用模糊综合评价在高铁客舱人机工效综合评价中的合理性和可行性。

参 考 文 献

[1] 汪培庄. 模糊集合论及其应用[M]. 上海：上海科学技术出版社.1983.

[2] 谢季坚，刘承平. 模糊数学方法及其应用[M]. 武汉：华中科技大学出版社.2005.

[3] 刘启越. 民用飞机驾驶舱人机工效评价方法研究[D]. 南京：南京航空航天大学，2013.