寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)與評價(jià)

范沁紅，賈顯淯，江星辰，李浩林，王佳棋，2

(1.太原科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，太原 030024；2.燕山大學(xué) 藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院，河北 秦皇島 066004)

隨著全球軌道交通運(yùn)輸方式需求的持續(xù)提升，我國軌道交通裝備的性能水平也得到迅速發(fā)展，出口份額在國際上占有了一席之地。貨運(yùn)電力機(jī)車也將像高鐵一樣成為我國另一張靚麗的名片，發(fā)揮促進(jìn)“一帶一路”沿線國家文化交流的作用，貨運(yùn)電力機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)也因此越發(fā)重要。

針對用于出口到白俄羅斯的寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車的涂裝設(shè)計(jì)，采用基于模糊層次分析法(fuzzy analytic hierarchy process，F(xiàn)AHP)的設(shè)計(jì)方法，對影響機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)的因素進(jìn)行了深入分析并指導(dǎo)設(shè)計(jì)。模糊層次分析法通過充分利用模糊數(shù)學(xué)的研究成果，將層次分析法擴(kuò)展到模糊環(huán)境中[1]，以解決判斷矩陣是否具有一致性比較困難、判斷矩陣的一致性與人類思維的一致性有差異的問題[2]。模糊層次分析法可以將復(fù)雜的設(shè)計(jì)要素層次化、有序化，從而呈現(xiàn)出更具有設(shè)計(jì)邏輯的設(shè)計(jì)方案，近幾年在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)被廣泛應(yīng)用。文獻(xiàn)[3]運(yùn)用模糊層次分析法構(gòu)建多層設(shè)計(jì)指標(biāo)體系，使得設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了裝飾性、功能性和文化性的有效融合。文獻(xiàn)[4]運(yùn)用模糊層次分析法有效地挖掘用戶的真實(shí)需求，強(qiáng)化了用戶需求與產(chǎn)品功能的關(guān)系，最大程度地滿足了用戶不同層次的需求。文獻(xiàn)[5]通過將模糊層次分析法針對產(chǎn)品需求點(diǎn)進(jìn)行重要程度分析，并作為依據(jù)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品屬性與設(shè)計(jì)要素之間的匹配。本文運(yùn)用模糊層次分析法，充分考慮機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)的影響因素，以實(shí)現(xiàn)機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)上美學(xué)性、技術(shù)性、文化性的和諧統(tǒng)一。

在完成機(jī)車的涂裝設(shè)計(jì)后，采用模糊評價(jià)法對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行主觀評價(jià)，并結(jié)合眼動試驗(yàn)的客觀評價(jià)結(jié)果，從備選方案中選出令工業(yè)設(shè)計(jì)師生與機(jī)車設(shè)計(jì)人員滿意的方案。

模糊評價(jià)法是常見的專家主觀評價(jià)方法，利用層次分析法確定的指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行模糊評價(jià)，被廣泛地應(yīng)用于產(chǎn)品方案的評價(jià)與優(yōu)選中[6-9]。本文將模糊層次分析法得出的設(shè)計(jì)指標(biāo)作為評價(jià)指標(biāo)，根據(jù)模糊權(quán)重，對涂裝方案進(jìn)行模糊評價(jià)。

人類在從外界獲取信息的過程中，有80%的信息是通過視覺進(jìn)行搜集的[10]。眼動追蹤技術(shù)是通過記錄眼球的活動，來檢測被試者心理活動的有效手段[11]。近年來眼動追蹤技術(shù)在產(chǎn)品方案的評價(jià)優(yōu)選中被廣泛應(yīng)用[12-15]。本文將通過基于熵權(quán)法的眼動試驗(yàn)對備選涂裝方案進(jìn)行評價(jià)，并綜合模糊評價(jià)的結(jié)果，從而得出更加科學(xué)、全面的寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)方案。

1 機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)

寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車的涂裝設(shè)計(jì)過程中不僅需要滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)而且要兼顧當(dāng)?shù)匚幕c企業(yè)特色，涉及美觀、功能、技術(shù)等多方面因素，故采用模糊層次分析法(FAHP)進(jìn)行設(shè)計(jì)要素的分析。

寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車的設(shè)計(jì)流程如下：首先運(yùn)用FAHP對設(shè)計(jì)要素指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重確定與重要程度排序，并根據(jù)重要程度對設(shè)計(jì)要素進(jìn)行深入分析；然后根據(jù)指標(biāo)重要程度與分析結(jié)果對機(jī)車涂裝進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)體系的構(gòu)建

通過對寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車的涂裝設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)研，搜集工業(yè)設(shè)計(jì)師生以及機(jī)車設(shè)計(jì)人員的意見并查閱相關(guān)資料，構(gòu)建寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要素指標(biāo)體系。設(shè)計(jì)要素指標(biāo)體系包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層3個(gè)層次。目標(biāo)層為寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)(F)，準(zhǔn)則層包括美學(xué)性指標(biāo)(A)、技術(shù)性指標(biāo)(B)以及文化性指標(biāo)(C)，指標(biāo)層由影響涂裝設(shè)計(jì)的9個(gè)指標(biāo)組成，關(guān)系構(gòu)成如圖1所示。對各設(shè)計(jì)要素指標(biāo)進(jìn)行分析說明如表1所示。

圖1 涂裝設(shè)計(jì)要素指標(biāo)體系Fig.1 Index system of design elements

1.2 模糊層次分析法

1.2.1構(gòu)建模糊判斷矩陣

根據(jù)指標(biāo)對涂裝設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用，通過兩兩比較來確定各個(gè)指標(biāo)的重要程度。采用如表 2所示的互補(bǔ)型0.1～0.9標(biāo)度值來表示各個(gè)指標(biāo)的重要性，構(gòu)造模糊判斷矩陣。

由設(shè)計(jì)專業(yè)師生和機(jī)車設(shè)計(jì)人員，根據(jù)0.1～0.9的標(biāo)度，對指標(biāo)層通過兩兩比較。將設(shè)計(jì)要素指標(biāo)i與設(shè)計(jì)指標(biāo)要素j相比的重要度記為aij，如公式(1)所示建立模糊判斷矩陣A=(aij)n×n.

(1)

表1 設(shè)計(jì)要素指標(biāo)說明Table 1 Description of design elements index

1.2.2涂裝設(shè)計(jì)要素指標(biāo)體系模糊權(quán)重計(jì)算

文獻(xiàn)[16]給出了一種模糊判斷矩陣排序的通用方法，且所需的計(jì)算量較小，求解公式如下。

(2)

經(jīng)過公式計(jì)算得到權(quán)重之后，還需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。本文采用相容性矩陣指標(biāo)來檢驗(yàn)矩陣的一致性，過程如下：

設(shè)模糊判斷矩陣A=(aij)n×n的權(quán)重向量為w=(w1,w2,w3,…,wn)T，根據(jù)公式進(jìn)行變換得到wij，其組成的矩陣W=(wij)n×n既是矩陣A的特征矩陣，又是一個(gè)模糊判斷矩陣。

根據(jù)公式(2)計(jì)算矩陣A與矩陣W的相容性指標(biāo)I(A,W).

wij=wi/(wi+wj),i,j=1,2,…,n.

(3)

(4)

設(shè)判斷標(biāo)準(zhǔn)為T，當(dāng)相容性指標(biāo)I(A,W)≤T時(shí)，可以認(rèn)為模糊判斷矩陣A是滿足一致性的，一般取T=0.1.

若模糊判斷矩陣Ak以及特征矩陣Wk進(jìn)一步滿足不等式(5)-(6).

I(Ak,Wk)≤T,k=1,2,…,m.

(5)

I(Ai,Ap)≤T,t,p=1,2,…,m.

(6)

式中：At,Ap為m個(gè)專家中任意兩位專家的模糊判斷矩陣。

則模糊判斷矩陣Ak通過其一致性檢驗(yàn)，根據(jù)文獻(xiàn)[18]可知其綜合判斷矩陣也通過其一致性檢驗(yàn)，故可用m個(gè)權(quán)重向量的均值作為設(shè)計(jì)要素指標(biāo)體系的綜合權(quán)重wcom，并根據(jù)權(quán)重的大小確定設(shè)計(jì)要素指標(biāo)的重要程度排序，指導(dǎo)更深入的設(shè)計(jì)分析。

2 設(shè)計(jì)分析

2.1 確定設(shè)計(jì)要素指標(biāo)權(quán)重

邀請8位工業(yè)設(shè)計(jì)師生和8位機(jī)車設(shè)計(jì)人員，對所建立的基于FAHP的貨運(yùn)寬軌電力機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)要素指標(biāo)體系中的指標(biāo)層，按照如表2所示的9級標(biāo)度法進(jìn)行模糊重要性評價(jià)，并構(gòu)建模糊評價(jià)矩陣。其中以一名專家對指標(biāo)重要程度的模糊評價(jià)為例，根據(jù)公式計(jì)算出權(quán)重w，如表3所示。

表2 標(biāo)度值及其含義Table 2 Scale values and meanings

表3 一名專家的涂裝設(shè)計(jì)要素模糊權(quán)重Table 3 Fuzzy weight of an expert’s modeling design elements

由公式(3)求出W1，根據(jù)公式計(jì)算驗(yàn)證該模糊判斷矩陣的相容性I(A1,W1)=0.002 17<0.1，故模糊判斷矩陣A1一致性通過。

經(jīng)檢驗(yàn)，16名專家進(jìn)行模糊打分構(gòu)成模糊判斷矩陣Ak及Wk滿足公式(5)與公式(6)，故寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)的綜合權(quán)重wcom(保留小數(shù)點(diǎn)后4位)。

wcom=(0.116 7 0.111 1 0.122 2 0.095 8

0.123 6 0.106 9 0.113 9 0.109 7 0.100 0).

由權(quán)重可知，涂裝設(shè)計(jì)要素指標(biāo)的重要程度由高到低的排序?yàn)?B3，B1，A1，C1，A2，C2，B4，C3，B2.前五位的指標(biāo)分別為：方案的開發(fā)可行性、機(jī)車人機(jī)工程要求、預(yù)期目標(biāo)感知意象、地域元素有機(jī)融合、整體局部的協(xié)調(diào)性。

2.2 涂裝方案的形成

根據(jù)設(shè)計(jì)要素指標(biāo)的重要程度排序，對排名前幾位的美學(xué)性指標(biāo)與文化性指標(biāo)進(jìn)行分析。

2.2.1白俄羅斯文化性分析

在進(jìn)行列車涂裝設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合地域文化是非常必要的，因此設(shè)計(jì)選色時(shí)，應(yīng)將乘客心理因素、民族文化相結(jié)合[19-20]。針對設(shè)計(jì)要素指標(biāo)體系的文化性指標(biāo)中“地域元素有機(jī)融合”和“運(yùn)行環(huán)境的適應(yīng)性”兩個(gè)指標(biāo)，分別對白俄羅斯的機(jī)車場景圖意象和白俄羅斯的人文文化進(jìn)行分析。

如圖2所示為白俄羅斯的主要工業(yè)火車站：莫濟(jì)里(Mazyr ST.Barau)車站、克魯普基(Krypki)車站、明斯克(Minsk)車站、巴拉諾維奇(Baranavicy)車站、維帖布斯克(Vitebsk)車站。

圖2 白俄羅斯車站場景Fig.2 Scene of Belarus stations

白俄羅斯目前重要的車站以及鐵路樞紐的建筑樣式獨(dú)具年代感，這和其經(jīng)濟(jì)發(fā)展及基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)有著密切的關(guān)系，因此針對“運(yùn)行環(huán)境的適應(yīng)性”進(jìn)行機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)時(shí)，要注意和這些老式車站外觀之間的銜接，既不能過分前衛(wèi)，又不能過于老舊而與時(shí)代脫節(jié)。

白俄羅斯車站的風(fēng)格都帶有濃厚的宗教風(fēng)格。白俄羅斯的宗教與民族事務(wù)管理機(jī)構(gòu)提供數(shù)據(jù)顯示，60%～70%白俄羅斯人具有宗教信仰，其中東正教教徒占信徒總數(shù)的86%[21]。白俄羅斯推行“雙國語”模式，使得立陶宛、波蘭和俄羅斯文化符號的多元并存[22]。故針對“地域元素有機(jī)結(jié)合”的設(shè)計(jì)要素指標(biāo)，進(jìn)行涂裝圖案樣式的設(shè)計(jì)及涂裝顏色的選擇，都要與其獨(dú)特的宗教文化相適應(yīng)。

2.2.2構(gòu)建涂裝預(yù)期感知意象

選擇出適合描述寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車的意象詞并組成詞對，得到6組共12個(gè)用于描述機(jī)車外觀意象的感性詞對。

利用這些形容詞構(gòu)建相應(yīng)的Likert-7級量表，收集普通乘客、設(shè)計(jì)專業(yè)師生、機(jī)車公司工作人員對于寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車的感性意象形容詞的偏好程度，并對評價(jià)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對打分結(jié)果取平均值，該平均值為寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車涂裝的預(yù)期目標(biāo)意象，如圖3所示。

圖3 寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車涂裝預(yù)期意象Fig.3 Expected image of coating of wide gauge freight electric locomotive

在進(jìn)行后續(xù)的方案設(shè)計(jì)階段，圖3所示的Likert-7級量表，即為設(shè)計(jì)要素指標(biāo)中的A1指標(biāo)所要求的涂裝設(shè)計(jì)期望的目標(biāo)感知意象。

2.2.3現(xiàn)有機(jī)車分析

為滿足美學(xué)性中“整體與局部的協(xié)調(diào)性”和文化性中“彰顯企業(yè)形象特征”的設(shè)計(jì)要素指標(biāo)，在調(diào)研階段，對機(jī)車公司現(xiàn)有機(jī)車進(jìn)行分析。

針對機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)，對現(xiàn)有機(jī)車車頭的車身色彩分割與顏色分析，如表4、表5所示。通過分析可得：1) 貨運(yùn)電力機(jī)車配色基本上都采用3種配色，大多數(shù)機(jī)車的主體色占比超過50%，較少的機(jī)車的主體色占比少于50%；2) 涂裝配色的區(qū)域會按照一定的功能進(jìn)行劃分，比如照明燈與輔照燈的部分會進(jìn)行顏色的區(qū)分，以及規(guī)定區(qū)域會采用橙色警戒顏色進(jìn)行提醒；3) 涂裝配色區(qū)域的圖形為直線組成的幾何圖形，整體感知硬朗規(guī)整。

表4 機(jī)車涂裝分析1Table 4 Analysis of locomotive coating 1

表5 機(jī)車涂裝分析2Table 5 Analysis of locomotive coating 2

3 機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)與評價(jià)

3.1 機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)

綜合考慮設(shè)計(jì)要素指標(biāo)及其重要程度，并進(jìn)行深入調(diào)研分析后，設(shè)計(jì)出3個(gè)系列的涂裝圖形樣式，從左往右依次為啟辰系列、卓航系列、寰宇系列，如圖4所示。

色彩搭配設(shè)計(jì)過程中，要符合色彩搭配的基本協(xié)調(diào)原理，要考慮類似色、臨近色、對比色和互補(bǔ)色的協(xié)調(diào)應(yīng)用[23]。根據(jù)涂裝設(shè)計(jì)要素指標(biāo)，對上述3種涂裝樣式進(jìn)行上色，共設(shè)計(jì)出5種配色，分別為灰影黃、魅力橙、素雅綠、工業(yè)藍(lán)、悅動紅，如圖5所示。根據(jù)涂裝樣式的設(shè)計(jì)與配色風(fēng)格，最終設(shè)計(jì)出6款涂裝配色方案，如圖6所示。

圖4 機(jī)車涂裝圖案樣式設(shè)計(jì)Fig.4 Pattern design of locomotive coating

3.2 機(jī)車涂裝的模糊評價(jià)

對于設(shè)計(jì)方案不應(yīng)僅采用肯定或者否定的評價(jià)，而應(yīng)是多因素影響的決策過程[24]。因此，采用模糊評價(jià)法根據(jù)設(shè)計(jì)要素指標(biāo)體系，對寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車的涂裝設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評價(jià)。

圖5 寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車涂裝配色Fig.5 Coating color matching of wide gauge freight electric locomotive

圖6 寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車6種涂裝方案Fig.6 Coating scheme of wide gauge freight electric locomotive

首先，設(shè)定評價(jià)指標(biāo)，評價(jià)指標(biāo)即為涂裝設(shè)計(jì)要素指標(biāo)體系中的9個(gè)指標(biāo)。根據(jù)5種偏好程度建立寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)方案的評語集V={非常滿意，滿意，一般滿意，不滿意，非常不滿意}。

其次，構(gòu)建主觀打分表，組織被試人員對每個(gè)涂裝方案進(jìn)行主觀評價(jià)打分并進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)。8名工業(yè)設(shè)計(jì)師生與8名機(jī)車設(shè)計(jì)人員，共16名被試人員對機(jī)車涂裝進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果如表6所示。

表6 涂裝配色方案A模糊評價(jià)打分Table 6 Fuzzy evaluation scoring of coating color scheme A

通過工業(yè)設(shè)計(jì)師生與機(jī)車設(shè)計(jì)人員依據(jù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行投票，并對評價(jià)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。專家的總?cè)藬?shù)為N，對i指標(biāo)評價(jià)為j級別的人數(shù)為nij，其隸屬度為rij=nij/N，故求出所有指標(biāo)的隸屬度，如公式(7)所示。

(7)

由此可得模糊評價(jià)模型J為

設(shè)定評語集V={非常滿意，一般滿意，滿意，不滿意，非常不滿意}對應(yīng)的分?jǐn)?shù)為{90，75，60，50，40}。故涂裝方案的得分為：

b=JQT.

(8)

式中：Q=(90 75 60 50 40).bA=75.40(保留兩位小數(shù))，故涂裝方案A的得分為75.40.

涂裝方案的模糊評價(jià)得分，如表7所示。根據(jù)模糊評價(jià)法的得分排序，6款機(jī)車涂裝方案由高到低的優(yōu)選排序?yàn)椋悍桨窤，方案B，方案E，方案C，方案F，方案D.

3.3 涂裝方案的眼動試驗(yàn)評價(jià)

3.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)過程如下：首先對穿戴試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，被試依次站立在屏幕前觀察圖片刺激材料，并通過眼動追蹤儀器記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)結(jié)束，眼動追蹤儀器停止記錄。

表7 涂裝方案模糊評價(jià)結(jié)果Table 7 Fuzzy evaluation results of coating scheme

為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，將試驗(yàn)樣本以拉丁方設(shè)計(jì)形式排列，并畫出興趣區(qū)AOI編號，并且保持每個(gè)涂裝設(shè)計(jì)方案的AOI編號一致。評價(jià)的涂裝配色設(shè)計(jì)方案為6個(gè)，分別用A、B、C、D、E、F代表6個(gè)涂裝方案，其拉丁方排列如圖7所示。

圖7 6個(gè)涂裝方案的拉丁方排列Fig.7 Latin square arrangement of six coating schemes

實(shí)際試驗(yàn)過程中，圖片在屏幕上的展示方式為兩排展示，故將上述的拉丁方變換成兩排的布局如圖8所示。在試驗(yàn)中，6款方案的布局在大屏幕上交替呈現(xiàn)，從而抵消圖片出現(xiàn)先后順序?qū)τ诒辉囆睦淼挠绊憽?/p>

圖8 6個(gè)涂裝方案試驗(yàn)布局Fig.8 Test layout of six coating schemes

試驗(yàn)采用由北京津發(fā)公司研發(fā)的V1.0-Tobii Pro Glasses 2眼動追蹤眼鏡。由被試人員佩戴該眼鏡后，面對大屏幕進(jìn)行試驗(yàn)，如圖9所示。運(yùn)用北京津發(fā)公司研發(fā)的Ergo LAB軟件進(jìn)行眼動映射，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理收集，如圖10所示。映射后的視覺熱點(diǎn)圖如圖11所示。

圖9 試驗(yàn)現(xiàn)場圖Fig.9 Experimental site map

圖10 眼動數(shù)據(jù)采集與處理Fig.10 Eye movement data acquisition and processing

3.3.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)結(jié)束后，通過Ergo LAB軟件的數(shù)據(jù)分析模塊，利用線框?qū)C(jī)車輪廓?jiǎng)澐殖雠d趣區(qū)，并導(dǎo)出眼動數(shù)據(jù)。興趣區(qū)的眼動數(shù)據(jù)主要包括：注視點(diǎn)個(gè)數(shù)、首次注視持續(xù)時(shí)間、總注視時(shí)間、轉(zhuǎn)換頻次。收集16名被試人員的眼動數(shù)據(jù)，其中有8名工業(yè)設(shè)計(jì)師生和8名機(jī)車設(shè)計(jì)人員，對8名工業(yè)設(shè)計(jì)師生眼動數(shù)據(jù)求取平均值(保留小數(shù)點(diǎn)后4位小數(shù))，如表8所示。

3.3.3涂裝方案的眼動試驗(yàn)評價(jià)分析

在眼動試驗(yàn)評價(jià)部分，通過試驗(yàn)得到的注視點(diǎn)個(gè)數(shù)，首次注視時(shí)間、持續(xù)注視時(shí)間以及平均注視時(shí)間為評價(jià)指標(biāo)，各項(xiàng)指標(biāo)的含義以及具體說明如表9所示。由于數(shù)據(jù)量綱、數(shù)量級不同，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的分析帶來了困難。故而采用熵權(quán)法對各個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行客觀賦權(quán)，從而進(jìn)行眼動試驗(yàn)評價(jià)。

圖11 眼動試驗(yàn)視覺熱點(diǎn)Fig.11 Eye movement experiment data collection

表8 工業(yè)設(shè)計(jì)師生眼動數(shù)據(jù)收集Table 8 Eye movement data collection of industrial design teachers and students

表9 眼動實(shí)試驗(yàn)評價(jià)指標(biāo)解釋說明Table 9 Explanation of eye movement experiment evaluation index

在本次眼動試驗(yàn)評價(jià)中，共有m款機(jī)車涂裝方案，j個(gè)評價(jià)指標(biāo)，由每組試驗(yàn)中第i個(gè)評價(jià)方案的第j個(gè)評價(jià)指標(biāo)的平均值構(gòu)成被試評價(jià)判斷矩陣。

(9)

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(11)

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視點(diǎn)個(gè)數(shù)、首次注視時(shí)間、總注視時(shí)間、轉(zhuǎn)換頻次這些眼動試驗(yàn)評價(jià)指標(biāo)與對方案評價(jià)的高低程度都為正相關(guān)，數(shù)值越高相應(yīng)的評價(jià)就越高，故采用公式(9)對矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，從而得到標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣Y.運(yùn)用公式(10)計(jì)算各個(gè)指標(biāo)的比重值，得到矩陣f.運(yùn)用公式(11)、(12)，根據(jù)熵權(quán)法的計(jì)算方法，計(jì)算出第i個(gè)眼動試驗(yàn)評價(jià)指標(biāo)的熵值，各個(gè)評價(jià)指標(biāo)熵值Ei，以及各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重S.利用標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣Y和相應(yīng)的指標(biāo)權(quán)重S，從而得到各個(gè)涂裝方案在眼動試驗(yàn)評價(jià)下的得分Z(保留小數(shù)點(diǎn)后4位)以及排名H，如表10所示，由基于熵權(quán)法的眼動試驗(yàn)的評價(jià)結(jié)果由高到低的排序?yàn)榉桨窤，方案B，方案C，方案E，方案F，方案D.

表10 涂裝方案眼動試驗(yàn)評價(jià)得分與排名Table 10 Evaluation score and ranking of eye movement experiment of coating scheme

3.4 方案評價(jià)討論

模糊評價(jià)法的評價(jià)結(jié)果由高到低的排序?yàn)榉桨窤，方案B，方案E，方案C，方案F，方案D，眼動試驗(yàn)評價(jià)的結(jié)果由高到低的排序?yàn)榉桨窤，方案B，方案C，方案E，方案F，方案D.

涂裝方案A、B為啟辰涂裝樣式，帶有明顯的方向感，蘊(yùn)含對未來美好向往之意。涂裝方案C、D為卓航涂裝樣式，采用對稱式的設(shè)計(jì)，蘊(yùn)含穩(wěn)重前行之意。涂裝方案E、F為寰宇涂裝樣式，樣式元素提取自星辰大海。方案A、B的啟辰涂裝樣式的眼動評分最高。在模糊評價(jià)中，啟辰涂裝樣式在美學(xué)性指標(biāo)中的滿意人數(shù)較高，啟辰涂裝樣式更符合機(jī)車涂裝的目標(biāo)意向，且整體與局部的協(xié)調(diào)性較高。

根據(jù)評價(jià)結(jié)果，6款配色方案中，相同的涂裝樣式下，富含生機(jī)更具有生命力的配色方案更勝一籌，方案A>方案B；方案C>方案D；方案E>方案F.方案F、D在模糊綜合評價(jià)與眼動評價(jià)中都排在后兩位，根據(jù)模糊評價(jià)的投票可知，方案D與F配色不能滿足機(jī)車涂裝的美學(xué)性要求，大面積灰色的運(yùn)用不符合貨運(yùn)機(jī)車的目標(biāo)意向。

綜合模糊評價(jià)和眼動評價(jià)結(jié)果，寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車涂裝方案A獲得了工業(yè)設(shè)計(jì)師生和機(jī)車設(shè)計(jì)人員主觀和客觀的共同認(rèn)可。通過收集學(xué)校師生和機(jī)車公司工作人員的意見，一致認(rèn)為方案A在美學(xué)上、技術(shù)上以及文化上滿足了寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)的要求。因此，選擇方案A作為出口白俄羅斯的寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車涂裝設(shè)計(jì)的優(yōu)選方案。

4 結(jié)論

針對貨運(yùn)電力機(jī)車的涂裝設(shè)計(jì)，首先運(yùn)用模糊層次分析法對設(shè)計(jì)要素進(jìn)行分析，確定涂裝設(shè)計(jì)的要素指標(biāo)體系及其重要度排序，進(jìn)而指導(dǎo)設(shè)計(jì)的完成，使得設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了美學(xué)性、技術(shù)性以及文化性的有機(jī)融合。在方案評價(jià)階段，運(yùn)用模糊評價(jià)法進(jìn)行評價(jià)，并結(jié)合眼動試驗(yàn)選出最佳方案，改善了評價(jià)方法單一性的問題。通過出口白俄羅斯的寬軌貨運(yùn)電力機(jī)車的涂裝設(shè)計(jì)與評價(jià)的實(shí)例，證明了本設(shè)計(jì)方法的可行性以及評價(jià)方法的準(zhǔn)確性，最終獲得了令工業(yè)設(shè)計(jì)師生和機(jī)車設(shè)計(jì)人員都滿意的涂裝方案。