機車速度表速度示值誤差測量結果不確定度評定

王明磊+崔素梅

摘 要：隨著鐵路運輸量的持續增長，鐵路運輸安全問題日益嚴重，為保障鐵路運輸安全，機車司機操縱臺安裝了機車速度表，其可準確客觀地反應機車行駛過程中的速度。本文對機車速度表速度示值誤差測量結果進行了不確定度評定，按照不確定度來源分兩個方面，即被校機車速度表和速度表校驗臺兩個來源，進行分析探討，為實際機車速度表校準工作提供參考。

關鍵詞：機車；速度表；不確定度

1 概述

機車用于推送或牽引鐵路車輛運行，俗稱火車頭，是能耗最少的陸地運輸工具，也是鐵路運輸的重要工具之一。機車速度表（以下簡稱速度表）顯示器安裝于機車司機操縱臺上，其配套傳感器安裝于車輛軸端，機車速度值通過顯示器顯示出來。機車速度表是用于監測機車行駛速度的專用計量器具，為保障鐵路運輸安全起到了重要作用。

機車速度表一般有磁電式速度表和光電式速度表兩種。磁電式速度表通過機車輪軸驅動磁電傳感器內發電機轉子轉動，產生交流電壓，根據電壓值與機車速度值的比例關系來確定機車速度。光電式速度表則通過機車輪軸驅動光電傳感器內光柵轉動，產生脈沖信號，根據脈沖信號與與機車速度值的比例關系來確定機車速度。

將被檢機車速度表與速度表校驗臺（以下簡稱校驗臺）連接，由低速平穩地向高速調節轉速，達到測量上限后，再由高速平穩地向低速調節轉速，記錄各檢定點進回程時速度表和校驗臺的示值。速度表示值即為測量值，校驗臺示值即為標準值，測量值與標準值之差為示值誤差。

2 測量數學模型

速度表示值與校驗臺示值之差即為示值誤差，數學模型如下：

Δv=v-v0 （1）

式中，Δv——速度示值誤差，km/h；

v——速度表示值，km/h；

v0——校驗臺示值，km/h。

由式（1）可得方差如下：

式中，——被校速度表引入的標準不確定度；

——速度表校驗臺引入的標準不確定度。

靈敏系數：

3 標準不確定度評定

3.1 被校速度表測量重復性引入的標準不確定度分量u1

在正常工作條件下，當速度校驗臺示值為60.0km/h時，被檢速度表進行等精度重復性測量10次，測量結果如下表1所示：

單次測量實驗標準差：

（km/h） （5）

重復性引入的標準不確定度為：

u1=0.88（km/h） （6）

3.2 被校速度表分辨力引入的標準不確定度分量u2

被校速度表的分辨力為1km/h，其量化誤差以等概率分布在半寬度為1km/h/2=0.5km/h的區間內，取，則其引入的標準不確定度為：

（km/h） （7）

由被校速度表引入的標準不確定度為：

（km/h） （8）

3.3 速度表校驗臺由上一級標準檢定的示值誤差引入的標準不確定度分量u3

速度表校驗臺由上一級標準檢定，校驗臺的示值誤差為1km/h，取包含因子，因此：

（km/h） （9）

3.4 速度表校驗臺數顯量化誤差引入的標準不確定度分量u4

校驗臺數顯儀表的分辨力為0.1km/h，其量化誤差以等概率分布在半寬度為0.1km/h/2=0.05km/h的區間內，取包含因子，其引入的標準不確定度為：

（km/h） （10）

由速度表校驗臺引入的標準不確定度為：

（km/h） （11）

4 標準不確定度分量

5 合成標準不確定度

由于各標準不確定度分量不相關，故：

6 擴展不確定度

取包含因子，則擴展不確定度應為：

7 結束語

近幾年鐵路運輸量日益增大，列車速度不斷提高，目前在運行高鐵及動車占全部載客列車量的近60%，安全問題也日益突出。機車運行速度的可控性，在鐵路運輸安全中起著關鍵作用。機車速度表用于監測機車運行速度，其合格與否，至關重要。機車速度表應每年都進行計量溯源，以保證其準確性。

參考文獻

[1]李旭輝.國家計量檢定規程《機車速度表》解讀[J].鐵道技術監督，2014，11：10-12

作者簡介

王明磊（1987-），男，天津，本科，科員，計量檢測。

崔素梅（1987-），女，天津，研究生，科員，計量檢測。