軌道檢查儀檢定臺實際超高的測量不確定度分析

1、第 l 5 卷 第 1 1 期 2 0 1 5 年 4 月l 6 7 1 — 1 8 1 5 ( 2 0 1 5 ) 1 1 — 0 2 2 6 — 0 4科 學 技 術 與 工 程 S c i e n c eT e c h n o l o g ya n dEn g i n e e r i n gV o 1 ． 1 5No ． 1 1Ap r ．2 0 1 5④ 2 0 i 5S c i ． T e c h ． E n g r g ．交

2、通運輸 軌道檢查儀檢定臺實際超高的測量 不確定度分析 吳湘華 王傳 東陳 峰 ( 中南大學交通運輸 工程學 院， 長沙 4 1 0 0 7 5 )摘 要 鐵路 軌道檢查儀檢定 臺采用直接測量 法的測 量結果作 為檢定 臺 的實際超高 ， 由此 簡單地把 直接測 量法 的測量不確定度 作為檢定 臺實際超 高的測量 不確定度是 不準確 的。首次將檢定 臺的機械裝 配誤差作 為不確定度 分量 引入 實際超高 的測量不確定度 的評定 中， 計

3、算結果表 明： 綜合考慮機械裝 配誤差后 ， 實際超高 的擴展 不確定度 為 0 ． 0 7 3m m， 而考 慮前僅 為 0 ． 0 0 7m m。指 出機械誤 差的重要影響 ， 對檢定臺其他方面的測量不確定度評定具有一定的借鑒意義。關鍵詞 鐵路 軌道 檢查儀 檢定 臺測量 不確定度 機械誤 差實際超 高中圖法分類號 U 2 1 6 ． 3T B 9 2 1 ；文獻標志碼 A檢定臺用 于對鐵路軌道檢查儀 ( 以下簡稱 “ 軌 檢儀

4、” ) 的基本軌向、 基本弦高低 、 軌距、 超高等 的檢 定 ， 按準確度分為 I 級和 Ⅱ級。 I 級檢定 臺可檢定 0 級 和 I級軌檢 儀 ， Ⅱ級 檢定 臺只 能檢定 I 級 軌 檢儀¨。利用檢定臺對軌檢儀的超高測量功能進行檢定 時， 檢定結果的可靠性取決 于檢定臺超高示值 的準 確性 ， 即要求檢定臺超高示值誤差的不確定度要符 合要求 。若要進行檢定 臺超高示值誤差的不確定度 分析 ， 首先要得到檢定臺的實際超高

5、， 目 前檢定臺的實際超高通過直接測量法測量得到。通過這種方式 得到的實際超高的不確定度不只是來源于直接測量 法所用 的測量儀器 ， 還應該 考慮檢定臺機械加工誤 差帶來 的影響。由于國內研究軌檢儀的公司為數(shù)不 多 ， 檢定臺并不作為一種產(chǎn)品在市場上流通 ， 各個公 司的檢定臺都是 自備 自用 ， 國內對檢定臺的公開性 研究很少 ， 這些少量 的研究中未考慮機械加工誤差 對檢定 臺超高示值不確定度或實際超高不確定度的 影響。在此 ， 本

6、文將結合測量方法 、 測量工具和機械 加工裝配誤差對檢定臺用直接測量法的測量結果作 為際超高時的不確定度進行分析。鐵道部科技開發(fā)重點項 目( 2 0 1 2 G 0 0 3 一 B ) 資助 第一作者簡介 ： 吳湘華 ( 1 9 6 9 一 ) ， 男 ， 云南華 坪人 ， 副教 授。研究 方 向： 軌道精密檢測 ， 養(yǎng)護技術和裝備。E — m a i l ： c s — y c @1 6 3 ． c o r n。通信作者 簡介 ： 王

7、 傳東 ， 碩 士研究 生。E - m a i l ： C S U — t x c h a n g s h a @ s i —l l a tC OFf l0圖 1超高檢定方法示意 圖 F i g ． 1S k e t c hma po fd i r e c tme a s u r e me n tme t h o d1 直接測量法 檢定 臺超 高測 量尺的顯示值 作為超高 的復現(xiàn) 值 ， 即超高示值 ， 國家計量檢定規(guī)程《 鐵路軌道檢查

8、 儀檢定 臺》 要求采用直接測量法對檢定 臺超高示值 進行檢定。直接測量法有如下 3 個步驟 ：1 ) 將兩長梁調至水平 ；2 ) 將兩個專用輔助平 臺分別 放置于兩長梁 附 近穩(wěn)固好并用合像水平儀分別調平 ( ≤0 ． 0 1m m ) ，將專用塊規(guī) ( 專用塊規(guī) 的厚度差 ≤ O ． 0 1m m) 按圖 1妥善裝夾于長梁上 ， 利用量塊和千分表測量專用塊 規(guī)最高點至 同端專用輔 助平 臺頂 面 的距 離 ， 得 到 和 。3 )

9、 利用升 降機 構將 超高活動長梁提升至所需 高度 ， 再次利用量塊 和千分表測量專用塊規(guī)最高點 至同端專用輔 助平 臺頂 面 的距離 ， 得 到測 量結 果 日和 ， 按式( 1 ) 得到該測量點活動端與 固定端 的高 度差 。H = ( 月2一J )+( 日l一H。 2 )( 1 )2 2 8科 學 技 術 與 工 程 l 5 卷 量 “ l0 ～ 1m m千分表的示值誤差為 0 ． 0 0 6m i l l ， 認為 服從矩形

10、分布 ， 于是 u l = 0 ． 0 0 6 ／ ~ f 3 = 0 ． 0 0 34 6m m 。2 ) 千分表分辨力引入的標準不確定度分量 u千分表的分辨力為 6= 0 ． 0 0 1m m， 認為服從矩 形分布 ， 于是 “ 2=0 ． 0 0 1×0 ． 2 9=0 ． 0 0 02 9mm 。3 ) 五等量塊引入的標準不確定度分量 U根據(jù)活動長梁上升 ( 下降 ) 的幅度 ， 選擇量塊的 標稱長度 z= 2 0 0

11、m r n 。5 等量塊的擴展測量不確定 度為 ： 0 ． 5 0m+ 5 ×1 0 I 6z， 認為服從矩形分布，于是 3 =( 0 ． 5 0m+5×1 0一 。 z) ／ 3=0 ． 0 0 05 0r n m?；顒?端 測 量 高 度 的 標 準 不 確 定 度 u () 、u ( H 2 1 )為 ( 月)= u ( H 2 1 ) =√ u 1+ u 2+ M 3= 0 ． 0 0 35 1I T l m

12、 。2 ． 3 ． 2固定端測 量高度 的標 準不確定度 u ( H 2) 、u ( H 2)1 ) 千分表示值誤差引入的標準不確定度分量 “( 0～ 1 )m m千分表的示值誤差為 0 ． 0 6m m， 認 為服從矩形分布， 于是 u l ： 0 ． 0 0 6 ／ ( 3 = 0 ． 0 0 34 6m m 。2 ) 千分表分辨力引入的標準不確定度分量 千分表的分辨力為 6= 0 ． 0 0 1m m， 認為服從矩 形分布 ， 于

13、是 2：0 ． 0 0 1×0 ． 2 9=0 ． 0 0 02 9mm 。3 ) 五等量塊引入的標準不確定度分量 U根據(jù) 固定長梁上升 ( 下降 ) 的幅度 ， 選擇量塊 的標稱長度 Z=1 0m m 。 5等量塊的擴展測量不確定 度為 ： 0 ． 5 0m十5×1 0f， 認 為 服從 矩形 分 布 ，于是 ：3 =( 0 ． 5 0m + 5×1 0Z) ／ 3=0 ． 0 0 01 8m i l l

14、 ?；?動 端 測 量 高 度 的標 準 不 確 定 度 u ( 日) 、7 上 ( H1 1 )為 ：u ( 月) = H (1 ) =~ ／ M l+ M 2+ M 3： 0 ． 0 0 34 8m m 。2 ． 3 ． 3不確 定度 ( 1 4 )刪 ) = √ { () )? O H()+ ( 最) )? O H) )) = 0 ． 0 0 69 9m mo2 ． 3 ． 4實際超 高的合成 不確 定度 “由于實際超高的 3個不

15、確定度分量互相獨立 ，故可按下式計算得到。= ~ ／ “( P l ， ) + “( P 2)+ u( H )=0 ． 0 3 66mm。2 ． 3 ． 5實際超 高的擴展 不確 定度 取 =2， U =2 u=0 ． 0 7 3mm。4結論 用直接測量法的測量結果作為檢定臺的實際超 高， 存在一定 的不確定度 ， 此不確定度不僅來源于所 用測量儀器 ， 還受檢定 臺機械加工裝配誤差 的影響?？紤]這些不確定度分量之后 ， 實際超高的擴展

16、不確 定度為 0 ． 0 7 3m m， 而直接測量法的測量結果的不確 定度僅為 0 ． 0 0 7m i l l ， 這說明機械加工裝配誤差對檢 定臺的實際超高的不確定度影 響很大 ， 是必須要考 慮 的重要 部分 。首次將檢定臺的機械誤差作為不確定分量引入 到了檢定 臺實際超高不確定度的評定 中， 從計算結 果看出， 由機械誤差引入的不確定度分量不可忽略。此方法對檢定 臺的超高示值誤差的不確定度分析和 軌距示值誤差 的不確定度分析具

17、有一定 的參考意 義 ， 同時可 以指 導檢定 臺 的加工 制造 。參 考 文 獻 1T B ／ T3 l 4 7 —2 O 1 2鐵路軌道檢查儀 ． 2 0 1 2TB ／ T 31 4 7 —_ 2 O1 2I n s p e c t i n gi n s t r mn e n tf o rr a i l w a yt r a c k． 2 0122J J G 1 9 2 -2 0 0 6 鐵路軌道檢查儀檢定 臺檢定規(guī)程 ． 2

18、0 0 6J J 『 G1 9 2 - 2 0 0 6V e r i f i c a t i o nr e g u l a t i o no fc a l i b r a t e rf o ri n s p e c t i n gi n —s t r u me n t sf o rr a i l wa yt r a c k ． 2 0 0 63J J G 1 4 6 -2 0 0 3量塊檢定 規(guī)程 ． 2 0 0 31 1 G1 4 6