1、Vo135，No6 Jun，2010 火力与指挥控制 Fire ControlCommand Control 第35卷第6期 2010年6月 文章编号：10020640(2010)06003904 装甲车内环境对乘载员战斗力影响评价 王和平，薛 海，李荣利，易 兵 (北京特种车辆研究所，北京 10OO72) 摘要：在装甲车内，对乘载员战斗力构成影响的微环境因素有振动、噪声、温湿度和有害气体等，这些因素的联合作用 对乘载员的战斗力有着严重的影响，把模糊综合评价理论和环境因素对乘载员战斗力影响的“疲劳降低工效界限”暴露时间 相结合，建立了基于时间指标的装甲车内微环境模糊综合评价模型，对装甲车内环境
2、对乘载员的战斗力的影响实现了定量评 价，解决了装甲车内微环境对乘载员战斗力影响定量化的难题，实验证明该模型计算结果与实际情况相符合。 关键词：装甲车辆，微环境，时间指标，模糊评价 中图分类号：TB18 文献标识码：A The Combat Effectiveness Comprehensive Evaluation of the Crew in the Armored Vehicle Microenvironment WANG Heping，XUE Hai，LI Rongli，YI Bing (BeOing Special Vehicles Research Institute，Beijing
3、 100072，China) Abstract：The microenvironment factors in the armored vehicle such as the Vibration，noise， temperature and the poisonous gas seriously affect the efficiency of the crewIn this paper，the fuzzy comprehensive evaluation and the exposure time of FatigueErgonomics lower limits”affected by m
4、icro environment factors are combined，a comprehensive assessment method based on the time index for the armored vehicle microenvironment iS establishedThis method makes the qualitative evaluation to the quantitative evaluation the efficiency of the crew influenced by the microenvironment factors in
5、the armored vehicleThe experimental results show that the model results with the actual situation Key words：armored vehicle，microenvironment，time index，fuzzy evaluation 引 言 装甲车辆作为陆军主要的武器装备之一，其作 战性能将直接影响战斗的进程和结果。其中装甲车 内人一机一环境因素是影响装甲车辆乘载员战斗力的 主要因素之一。在装甲车内，对乘载员战斗力构成影 响的微环境因素有振动、噪声、温湿度和有害气体 等，这些因素的联合作用是
6、不可忽视的，研究各环境 因素对装甲车辆乘载员战斗力的综合影响具有十分 重要的意义。本文把模糊综合评价模型和环境因素 对乘载员战斗力影响的“疲劳降低工效界限”暴露时 收稿日期：2009041 5 修回日期：20090620 *基金项目：国家博士后基金资助项目(2OO8O43126O) 作者简介：王和平(1976一)，男，河北平山人，博士研究 生，工程师，研究方向：车辆人一机一环境试验技 术。 间相结合，建立了基于时间指标的装甲车内微环境 模糊综合评价模型，给出了装甲车内综合环境对乘 载员战斗力的定量评价。 1 模糊综合评价模型 11模糊综合评判的要素 1)设 = ， ， 为评判因素集，其中，元
7、素“ ( =1，2， )是各种影响因素。 2)设 = ， ，口 )为评语集，它是由评判 对象可能做出的评判结果所组成的集合，其中各元 素表示可能做出的评判结果。 3)为了进行综合评判，先进行单因素评判，即确 定模糊映射口， ，且对于任意U U，a( )一 1，n 一， ，式中： 为某指标经隶属函数a(u ) 映射后的结果，它是各个方案对于某项指标的满意 度。在评判因素集 和评语集 中存在模糊关系 R，它是根据隶属函数和隶属度确定的 阶模糊 40 (总第35932) 火力与指挥控制 2010年第6期 R一。 rl l，g“!， rl m f 2 基于时间指标的装甲车内微环境模 糊综合评价模型的建
8、立 环境工效影响度 振动l温度、湿度f I噪声I I空气质量l I照明度 一氧化碳浓度I l二氧化碳浓度ll氧气浓度 图1装甲车内环境评价层次图 评判集的一级因素集集合： U一U ，U。，U。，U ，U 一振动，噪声，温度，湿度， 空气质量) 二级因素集集合： U。=J ，J：，J 一一氧化碳浓度，二氧化碳浓度， 氧气浓度 将装甲车辆环境对乘载员工效的影响度分为： 优、良、可、差，4个等级，建立车内环境对乘载员工 效影响度的评语集： =V ，V。，V。，V 一优，良，可，差) 22基于时间指标的装甲车内微环境因素隶属函 数的建立 221 装甲车辆车内振动隶属度函数的建立 在装甲车内主要考虑振动
9、强度和频率对人体的 影响。即能反映振动强度又能反映振动频率对人体 影响的振动量纲是13倍频程加权加速度均方根 值，所以将它作为评价指标，评价振动对装甲车辆乘 载员战斗力的影响较为合适。而且加权加速度和乘 载员在这种振动环境下的“疲劳降低工效界限”暴露 时间有关，所以可以以加权加速度为隶属函数的构 造值，以时间为评语集的评语的基础元素。 表1振动评价与时间评价指数的联系 根据以上关系利用三角函数法得出振动环境评 价的隶属度函数。例如振动环境评价为“优”的隶属 函数为： f1， O41) ： (O4127) 限于篇幅，装甲车内温度环境低于17和大于 27时，评价为“良、可、差”的隶属函数没有列出。
10、 人体感觉到最舒适的湿度环境相对湿度为 5O 65，当相对湿度超过8O 时人会感觉到潮 湿不舒服，当空气相对湿度低于3O时人会感觉到 干燥。根据人体对湿度的感觉进行评价，车内湿度评 价语度如表4所示。 表4装甲车辆湿度评价 由评价表得出装甲车辆车内湿度环境的评价隶 属函数，空气湿度在50 65 期间，评价程度为 “优”的隶属函数为： fO，( 5O) I ，(5o 55) 。J I ，(65 70) lo。 7o) 限于篇幅，装甲车内湿度环境低于5O 和大于 65 时，评价为“良、可、差”的隶属函数没有列出。 224 装甲车内空气质量的评价 试验证明装甲车内有害气体的含量在平时对乘 载员的战斗
11、能力产生不了明显的影响，只有在火炮 射击时车内的一氧化碳、二氧化硫等有害气体含量 明显增加，对乘载员产生一定的影响，但有害气体含 量很少超过军用标准规定，而且这些有害气体可在 短时间内通过车内换气装置散发。对于高原缺氧情 况，通过增加制氧装置可增加车内氧气含量，从而减 轻高原缺氧对乘载员产生的影响。由于车内空气质 量对乘载员持续战斗力影响很小，所以可以忽略不 做评价。 23装甲车内环境评价系统评判矩阵的建立 评判矩阵的确定是模糊综合评判中最关键的环 节之一，其确定的恰当与否直接影响着综合评判的 结果，本文采用专家调查问卷的方法确定各因素重 要性权重系数：设计了装甲车辆车内环境影响调查 问卷，对
12、调查结果采用德尔斐法进行了分析与处理， 得出了各因素的重要性评判系数如表5所示。 表5对乘载员战斗力影响度重要度评判系数 24基于时间指标的模糊综合评判模型的建立 由于各个单因素的评价都与装甲车辆乘载员持 续工作时间有关，所以评语集中 一(优，良，可，差) 的每一项也对应不同的时间指标，如表6所示。 表6综合评价与时间评价指数的联系 综合因素评语 战斗力正常持续时间(h) 优 良 可 差 86 64 42 2一O5 根据以上关系建立基于时间指标的模糊综合评 判模型： B-A*R f=maxR D一c E一2D+一2max(B)+H) 以上公式中B定性评判结果系数矩阵，B矩阵 内最大的那个系数和
13、它相对应的评语，便是评判结 果。c为B矩阵内最大的那个系数。矩阵D与矩阵 B中元素相对应，矩阵D中除元素c外其他元素值 都为零，元素c在矩阵D中的位置与在矩阵B中的 42 (总第35934) 火力与指挥控制 2010年第6期 位置相同。系数2为车内乘载员正常战斗力时间评 价等级上限和下限的差为2 h，矩阵H中元素为车 内乘载员战斗力持续时间评价等级的下限： 厂6 HI 4 I 2 L05 E为乘载员在装甲车内综合环境作用下的战斗 力正常持续时间。如果E一5124 7，乘载员在这种 环境内维持正常战斗力的时间在5 h左右。通过以 上模型对环境对乘载员战斗力的影响实现了定量评 价。 3 某装甲车内
14、微环境综合评价研究 31不同地区装甲车辆车内环境战斗力评价 装甲车辆在部队训练中，要在不同地区如寒区、 常温、湿热地区做地区适应性训练，不同地区车内环 境不同，对乘载员战斗力影响也不同。本文对不同地 区的车内环境对乘载员战斗力影响进行评价。表7 为某装甲车辆在不同地区车内环境参数。 表7高速路面不同地区地区车内环境参数(70 kinh) 将上表各数据代入到计算模型中得到各个地区 的判别结果矩阵： E热一298；E常一504；El一12 由以上判别结果可得出：在湿热地区车内环境 下乘载员维持正常战斗力的时间在3 h左右；在常 温地区车内环境下乘载员维持正常战斗力的时间在 5 h左右。 32实验
15、为了验证以上综合评价模型，结合部队不同地 区训练过程中乘载员在该装甲车内不同时段主观感 受进行了调查，调查记录次数在1 100人次左右。以 下是不同地区乘载员在不同时间段的主观感受。 表8表7中环境下乘载员不同时间主观感受调查表 lh 2h 3h 4h 5h 感觉良好 热、出汗、发粘 大量出汗、头沉、很累 头痛、心悸、出错误、非常累 感觉良好 感觉良好 出汗、稍微困倦 头有些沉、听觉迟钝、困倦 头痛、眼发涩、胸闷、很累 四肢、脸部有麻木感、很不舒适 全身冷、出错误、极不舒适 以上表中乘员主观感受“很累”为工作时限，将 实验数据与模型计算结果相对比，如表9所示。 表9乘载员主观感受暴露时间与计算
16、结果对比表 实际感受时间(h) 3 模型计算结果(h) 298 1 12 对比不同地区环境下，乘载员的主观感受和综 合评价模型计算结果，两者评价结果基本相吻合。 4 结 论 论文在对装甲车内环境单因素影响分析的基础 上，运用模糊评价原理，把装甲车内环境因素对乘载 员的战斗力影响进行了多因素复合评价，并把评价 结果与装甲车内乘载员维持正常战斗力时间联系起 来，建立了基于时间指标的装甲车内微环境模糊综 合评价模型，并对该模型的计算结果进行了实验验 证，实验证明该模型能够很好地对装甲车内环境进 行综合评价，解决了以往车内环境对乘载员战斗力 影响定量化评价的难题。 参考文献： 13 颜声远，张志俭，陈乃巨基于人因指数的人机界面 评价J人类工效学，2004，10(4)：2630 2 姚占辉，陈春梅基于人机工程学的汽车乘载员舱安 全性研究J公路与汽运，2008，9(4)：4-6 3 仪垂杰，黄协清，吴成军装甲运兵车车内噪声控制 研究J，兵工学报，1995，10(3)：7377 4 Kaynakli 0An Investigation of Thermal Comfort Inside an Automobile During the Heating Period FJApplied Ergonomics，2005，36(3)：8689
