CN108320083A - 定性和定量指标相结合的纯电动公交车运营特性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定性和定量指标相结合的纯电动公交车运营特性评价方法，包括如下步骤：1、以纯电动公交车运营特性为对象，构建定性与定量相结合的纯电动公交车多级运营评价指标体系，确定权重值w_pq，构成每一级的权重向量；2、将评价指标归类处理，按照指标特点将其分为定量、半定性、定性三类，将半定性、定性指标量化，分别划分评价等级；3、计算各评价指标的隶属度值r_ij，构建每一级隶属度矩阵；4、根据每一级的权重向量和隶属度矩阵，计算待评价的纯电动公交车每一级模糊评价值；5、计算待评价的纯电动公交车综合评价值。该方法评价范围全面，评价方法易于计算分析，评价结果准确合理，具有较高的实用性。

Description

定性和定量指标相结合的纯电动公交车运营特性评价方法

技术领域

本发明属于纯电动公交车运营、多指标处理等领域，特别涉及一种定性和定量指标相结合的纯电动公交车运营特性评价方法。

背景技术

公交电动化进程在全国推进的如火如荼，其中纯电动公交车以其行驶稳定性高、零排放以及良好经济性等优点，成为各个城市关注的对象。然而纯电动公交车也存在续驶里程较短、充电时间较长等无法克服的缺点。电动公交车的各项性能不仅是公交公司在购买时的考虑因素，也影响着日常运营管理，同时公交作为一项社会事业，其安全性、舒适性等方面也是社会各界的关注点。

国家及行业对于纯电动汽车生产的相关技术标准主要在动力系统和配套设施方面。而关于对纯电动公交车的评价，万剑等人在《考虑资金时间价值的新能源公交车经济性分析》中提到以车辆购置、维护保养、运营能耗为主要考虑指标，通过测算其经济性对电动公交车的价值进行评价；王瑞敏等人在《纯电动车动力系统选型和基于AVLCruise的性能仿真》中根据整车动力性指标进行评价；王震坡等人主要以单位里程能耗为评价点对纯电动车进行评价。

由此可见，传统评价方法主要以经济指标及技术指标为评价点，评价指标多为定量指标，对纯电动公交车在实际运营中的情况存在忽视，缺少定性指标，导致评价不够全面合理，因此迫切需要一套涵盖定性与定量指标的通用的评价方法。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种定性和定量指标相结合的纯电动公交车运营特性评价方法。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

定性和定量指标相结合的纯电动公交车运营特性评价方法，包括如下步骤：

(1)以纯电动公交车运营特性为对象，构建定性与定量相结合的纯电动公交车多级运营评价指标体系，确定第p级第q个指标的权重值w_pq，构成每一级的权重向量；

(2)将评价指标归类处理，按照指标特点将其分为定量、半定性、定性三类，将半定性、定性指标量化，分别划分评价等级；

(3)计算各评价指标的隶属度值r_ij，构建每一级隶属度矩阵；

(4)根据每一级的权重向量和隶属度矩阵，计算待评价的纯电动公交车每一级模糊评价值；

(5)计算待评价的纯电动公交车综合评价值。

本发明优选构建5个1级，19个2级的二级评价指标体系，具体为：5个1级指标包括：可靠性、经济性、适应性、安全性、服务性；

其中可靠性包括5个2级指标：最大输出功率、续驶里程、电池总循环次数、电池容量和电池衰减幅度；经济性包括3个2级指标：车辆购置成本、百公里电耗、百公里维修成本；适应性包括5个2级指标：温度适应性、线路适应性、特殊天气适应性、初始电量适应性、空调适应性；安全性包括3个2级指标：制动器平均温差、车辆故障发生率、车辆故障严重性；服务性包括3个二级指标：操作便捷性、乘坐舒适性和售后服务。

步骤(2)中适应性的量化包括如下步骤：

(3-1)针对温度适应性，选取n个不同温度下的百公里电耗值q₁,q₂,…,q_n，采用温度影响系数k_T作为评价因子，表示电耗随着温度变化的平均变化幅度，计算公式如下：

(3-2)针对线路适应性、特殊天气适应性、初始电量适应性、空调适应性等指标，分别选取n个不同环境下的百公里电耗值q₁,q₂,…,q_n，采用线路影响系数k_P、特殊天气影响系数k_W、初始电量影响系数k_E、空调影响系数k_C作为评价因子，表示电耗随着不同线路、特殊天气、初始电量、空调变化的平均变化幅度，计算公式如下：

其中K∈{P,W,E,C}。

步骤(2)中车辆故障严重性的量化包括如下步骤：

车辆故障严重性指标采用月平均故障维修时间t_a作为评价因子，计算公式为：

其中t_a为平均故障维修时间；t_i为第i次故障维修时间；m为一个月内故障次数。

步骤(2)中定性指标的量化包括如下步骤：

(5-1)专家对各项定性指标进行打分；

(5-2)计算每一项定性指标的平均总得分D，

其中D_i为第i个专家的打分总分，l为打分专家人数，D_ij为对待评价指标单项因素的打分，r为影响待评价指标的因素总数。

隶属度值r_ij计算方法为：

评价指标参数与评价等级呈正相关时，计算方法为：

评价指标参数与评价等级呈负相关时，计算方法为：

其中f(x)表示定量指标的采样数值、半定性和定性指标量化后的采样数值；min(f)和max(f)分别为定量指标、半定性和定性指标量化后的取值的下界和上界。

有益效果：本发明以纯电动公交车为研究对象，通过对其运营特性的分析，确定了定性与定量相结合的纯电动公交车运营评价指标体系，根据不同指标的特点分别确定了计算方法与评价等级，最后采用模糊层次分析法得到纯电动公交车运营特性的综合评价。本发明将定量与定性指标相结合，评价范围全面，评价方法易于计算分析，评价结果更加准确合理，不仅考虑了公交公司对纯电动公交车的性能要求，还兼顾了公交事业的社会公益性，对今后纯电动公交车的运营评价与改善具有重要意义。

附图说明

图1为本发明的总体流程图；

图2为实施例中构建的纯电动公交车运营特性评价指标体系图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施案例做说明。

如图1所示，本发明提供一种定性和定量指标相结合的纯电动公交车运营特性评价方法，包括以下步骤：

步骤1、以纯电动公交车运营特性为对象，构建定性与定量相结合的纯电动公交车多级运营评价指标体系，确定第p级第q个指标的权重值w_pq，构成每一级的权重向量；

纯电动公交车的运营特性评价不仅包括车辆本身性能的客观评价，还应涵盖司乘人员的主观感受，本发明构建“5个1级，19个2级”的二级评价指标体系，具体为：可靠性，包括5个2级指标：最大输出功率、续驶里程、电池总循环次数、电池容量和电池衰减幅度；经济性，包括3个2级指标：车辆购置成本、百公里电耗、百公里维修成本；适应性，包括5个2级指标：温度适应性、线路适应性、特殊天气适应性、初始电量适应性、空调适应性；安全性，包括3个2级指标：制动器平均温差、车辆故障发生率、车辆故障严重性；服务性，包括3个二级指标：操作便捷性、乘坐舒适性和售后服务，如图2所示。

步骤2、将评价指标归类处理，按照指标特点将其分为定量、半定性、定性三类，将半定性、定性指标量化，分别划分评价等级；

1)定量指标特点是可以采集到定量数据，并且数据能够直接反映其指标水平。根据市场平均水平和相关资料对每个指标按照数据范围进行等级划分为4个等级，4星为最优，如表1所示。这类指标有最大输出功率P、电池三年衰减幅度δ(％)、续驶里程L(km)、循环次数r(次)、电池容量C(kWh)、购置成本G(万元)、百公里电耗q(kWh/100km)、百公里维修成本W^*(元)、故障发生率η(％)和制动器平均温差T_平均(℃)。

表1定量指标等级划分

2)第二类指标是半定性指标，没有数据可直接反映其特性，需要分析后对其进行量化处理，选定一个可反映其特性的因子，由相关数据按照公式进行计算得到。然后根据市场平均水平和相关资料对每个指标按照因子范围划分为4个等级，4星为最优。这类指标有环境适应性指标、车辆故障严重性。

其中，环境适应性指标包括温度、线路、天气、初始电量和空调适应性，针对每种影响因素，选取n(n≥2)个不同环境下的百公里电耗值q₁,q₂,…,q_n，分别采用温度影响系数k_T、线路影响系数k_P、特殊天气影响系数k_W、初始电量影响系数k_E、空调影响系数k_C作为评价因子，表示电耗随着环境变化的平均变化幅度，计算公式如下：

其中K∈{T,P,W,E,C}。适应性的等级划分如表2所示。

表2环境适应性等级划分

车辆故障严重性指标采用月平均故障维修时间t_a作为评价因子，等级划分如表3所示，计算公式为：其中t_a为平均故障维修时间；t_i为第i次故障维修时间；m为一个月内故障次数。

表3车辆故障严重性等级划分

3)第三类指标是定性指标，可通过专家打分法对各项指标进行评价。采用平均总得分D作为评价因子，根据取值范围将其分为4个等级，对应指标性能的优劣，4星为最优，如表4-6所示。这类指标是服务性指标，包括如下步骤：

(5-1)专家对各项定性指标进行打分；

(5-2)计算每一项定性指标的平均总得分D，

其中D_i为第i个专家的打分总分，l为打分专家人数，D_ij为对待评价指标单项因素的打分，r为影响待评价指标的因素总数。

(1)操作便捷性

从驾驶座位空间布局、行车视野、加减速、起步停车四方面因素进行打分，各项满分为5分。

表4操作便捷性评价等级划分

(2)乘坐舒适性

从公交拥挤程度、震动噪音、空调舒适程度三方面因素进行打分，各项满分为5分。

表5乘坐舒适性评价等级划分

(3)售后服务

从质量保修期，保修费用、售后服务态度和处理各种售后问题的能力四方面因素进行打分，各项满分为5分。

表6售后服务等级划分

步骤3、计算各评价指标的隶属度值r_ij，构建每一级隶属度矩阵；

隶属度值r_ij计算方法为：评价指标参数与评价等级呈正相关时，计算方法为：

评价指标参数与评价等级呈负相关时，计算方法为：

其中f(x)表示定量指标的采样数值、半定性和定性指标量化后的采样数值；min(f)和max(f)分别为定量指标、半定性和定性指标量化后取值的下界和上界。

步骤4、根据每一级的权重向量和隶属度矩阵，计算待评价的纯电动公交车每一级模糊评价值；

步骤5、计算待评价的纯电动公交车综合评价值。

多指标综合评价方法有层次分析法、模糊评价法、主成分分析法、灰色关联分析法等，本发明根据纯电动公交车定性与定量相结合的指标特性，选用模糊评价法来进行纯电动公交车的运营特性综合评价。分别确定各个指标的权重和隶属度得到权重集W_i和模糊评判矩阵R_i，然后将权重集W_i与模糊矩阵R_i进行组合计算，得到纯电动公交车运营特性的综合评价值S。

实施例：下面以某种品牌型号的纯电动公交车A为例，对其进行运营特性评价，进一步说明一种定性和定量指标相结合的纯电动公交车运营特性评价方法。

1、收集该车型相关数据，归类处理，按照各评价指标的计算方法进行数据的整理和计算；

(1)定量指标数据如表7所示；

表7定量指标数据

(2)半定性指标数据

温度适应性：选取0℃、10℃和20℃下的百公里电耗值101、97和85(kWh/100km)，根据公式计算得出影响系数为0.09；

线路适应性：选取最难开线路、中等线路和畅通线路的百公里电耗值99、93和89(kWh/100km)，根据公式计算得出影响系数为0.05；

天气适应性：选取正常天气、下雨天气和下雪天气对应的百公里电耗值76、124和222(kWh/100km)，根据公式计算得出影响系数为0.71；

初始电量适应性：选取初始电量为80％、60％和40％对应的百公里电耗值81、94和139(kWh/100km)，根据公式计算得出影响系数为0.32；

空调适应性：选取开空调和不开空调对应的百公里电耗值126和96(kWh/100km)，根据公式计算得出影响系数为0.31；

故障严重性：该车一个月内故障次数为4次。维修时间分别为16min、18min、44min和30min,根据公式计算得出平均故障维修时间为27min。

(3)定性指标数据

该车型操作便捷性、乘坐舒适性及售后服务指标，共有15名专家参与定性指标的评分，各等级下的打分人数如表8所示。

表8专家在不同等级下的打分结果

2、构造各层级指标的权重判断矩阵，计算出各级指标的权重值：

一级指标权向量：

W＝(0.307，0.203，0.132，0.307，0.051)

二级指标权向量：

W₁＝(0.128，0.356，0.222，0.072，0.222)

W₂＝(0.529，0.309，0.162)

W₃＝(0.379，0.158，0.108，0.070，0.285)

W₄＝(0.162，0.309，0.529)

W₅＝(0.311，0.575，0.114)

3、根据此款纯电动公交车的各项指标数据和指标等级划分，分别进行定性和定量指标的隶属度计算，如表9所示；经过矩阵运算，得到运营特性的综合评价结果。

表9各指标隶属度表

(1)一级模糊综合评价

该车可靠性的模糊评价为：

同理：

该车经济性的模糊评价为B₁₂＝(0.162 0.232 0.603 1)

该车适应性的模糊评价为B₁₃＝(0.117 0.537 0.879 1)

该车安全性的模糊评价为B₁₄＝(0.838 0.838 0.968 1)

该车服务性的模糊评价为B₁₅＝(0.336 0.564 0.093 0.008)

(2)二级模糊综合评价

B＝W·R₁＝(0.391 0.610 0.848 0.910)

上式中R₁＝(B₁₁,B₁₂,B₁₃,B₁₄,B₁₅)^T。

(3)综合评判值计算

取评价等级标准值向量P＝(4,3,2,1)，分别对应评价集等级1，等级2，等级3，等级4，计算得出该车综合评判值：S＝B·P^T＝6。由于本文指标体系的综合评判值属于1至9.5，而该车型的纯电动公交车的综合评判值为6，因此其运营性能达到中等偏上水平。

Claims (6)

1.定性和定量指标相结合的纯电动公交车运营特性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)以纯电动公交车运营特性为对象，构建定性与定量相结合的纯电动公交车多级运营评价指标体系，确定第p级第q个指标的权重值w_pq，构成每一级的权重向量；

(2)将评价指标归类处理，按照指标特点将其分为定量、半定性、定性三类，将半定性、定性指标量化，分别划分评价等级；

(3)计算各评价指标的隶属度值r_ij，构建每一级隶属度矩阵；

(4)根据每一级的权重向量和隶属度矩阵，计算待评价的纯电动公交车每一级模糊评价值；

(5)计算待评价的纯电动公交车综合评价值。

2.根据权利要求1所述的定性和定量指标相结合的纯电动公交车运营特性评价方法，其特征在于，构建5个1级，19个2级的二级评价指标体系，具体为：5个1级指标包括：可靠性、经济性、适应性、安全性、服务性；

其中可靠性包括5个2级指标：最大输出功率、续驶里程、电池总循环次数、电池容量和电池衰减幅度；经济性包括3个2级指标：车辆购置成本、百公里电耗、百公里维修成本；适应性包括5个2级指标：温度适应性、线路适应性、特殊天气适应性、初始电量适应性、空调适应性；安全性包括3个2级指标：制动器平均温差、车辆故障发生率、车辆故障严重性；服务性包括3个二级指标：操作便捷性、乘坐舒适性和售后服务。

3.根据权利要求2所述的定性和定量指标相结合的纯电动公交车运营特性评价方法，其特征在于，步骤(2)中适应性的量化包括如下步骤：

(3-1)针对温度适应性，选取n个不同温度下的百公里电耗值q₁,q₂,…,q_n，采用温度影响系数k_T作为评价因子，表示电耗随着温度变化的平均变化幅度，计算公式如下：

(3-2)针对线路适应性、特殊天气适应性、初始电量适应性、空调适应性等指标，分别选取n个不同环境下的百公里电耗值q₁,q₂,…,q_n，采用线路影响系数k_P、特殊天气影响系数k_W、初始电量影响系数k_E、空调影响系数k_C作为评价因子，表示电耗随着不同线路、特殊天气、初始电量、空调变化的平均变化幅度，计算公式如下：

其中K∈{P,W,E,C}。

4.根据权利要求2所述的定性和定量指标相结合的纯电动公交车运营特性评价方法，其特征在于，步骤(2)中车辆故障严重性的量化包括如下步骤：

车辆故障严重性指标采用月平均故障维修时间t_a作为评价因子，计算公式为：

其中t_a为平均故障维修时间；t_i为第i次故障维修时间；m为一个月内故障次数。

5.根据权利要求1所述的定性和定量指标相结合的纯电动公交车运营特性评价方法，其特征在于，步骤(2)中定性指标的量化包括如下步骤：

(5-1)专家对各项定性指标进行打分；

(5-2)计算每一项定性指标的平均总得分D，

其中D_i为第i个专家的打分总分，l为打分专家人数，D_ij为对待评价指标单项因素的打分，r为影响待评价指标的因素总数。

6.根据权利要求1所述的定性和定量指标相结合的纯电动公交车运营特性评价方法，其特征在于，隶属度值r_ij计算方法为：

评价指标参数与评价等级呈正相关时，计算方法为：

评价指标参数与评价等级呈负相关时，计算方法为：

其中f(x)表示定量指标的采样数值、半定性和定性指标量化后的采样数值；min(f)和max(f)分别为定量指标、半定性和定性指标量化后的取值的下界和上界。