计价器使用误差检定中相关问题的讨论

张　宵

(西安计量技术研究院，西安 710068)

0　引言

出租车计价器是国家重点管理的计量器具之一。作为一种强制检定计量器具，其计量性能的准确与否关系到司乘人员的贸易公平问题，因而计价器的计量检定工作有着重要的意义。检定所依据的现行有效的技术文件是JJG 517—2009《出租汽车计价器》检定规程。根据规程要求，计价器的检定分为本机检定和使用误差检定两部分[1]。经本机检定合格的计价器需安装到出租车上，连同车辆一起进行使用误差的检定，合格后出租车才能正式营运。规程中明确规定了何种情况下必须进行使用误差的检定，同时该检定施行强制性的周期检定(周期一般为1年)，这也充分说明了使用误差的检定对于计价器计量准确性的重要意义，可以说使用误差的检定是计价器计量检定工作的核心部分。因而，正确检定使用误差至关重要。

1　使用误差检定的方法

按照规程要求，检定使用误差的标准装置采用的是滚轮式的检定装置，这种滚轮式的检定装置设计了两对主滚轮和副滚轮，主滚轮周长一般为1m，它由电机带动转动进而带动汽车轮胎转动，主滚轮每转一周，相当于汽车前进了1m。检定时需使得汽车载荷、轮胎及轮胎压力等因素满足条件要求。一般选择起程和两个续程为采样点，对比各采样点的计价器示值和标准装置的示值，按照式(1)计算使用误差，以判断该计价器是否处于合格范围内，是否可以上路营运。

(1)

式中：Dw是使用误差，%；D是计价器示值，m；C是轮胎修正值，作为修正轮胎在路面上和滚轮上行驶状况差异的系数；Jd是标准器示值，m。

规程规定的方法是利用滚轮式装置模拟汽车在道路上行驶的情况，对比标准器示值和计价器示值以判断计价器能否准确计量里程。事实上，许多地方采用“路检”方法进行使用误差的检定。其方法通常是选取一段“标准路段”，出租汽车在此路段上行驶，计价器显示至采样点时停车，量取此时汽车行驶的实际距离，以此作为标准值与计价器示值进行比较，并判断计价器的使用误差是否合格。“路检法”优点在于测量方法简单直观，易于被人理解，而且不需要测定轮胎修正值C，从而大大减少了检定工作量。但是使用时应该考虑几个问题：1)“路检法”所需要的“标准路段”是否实际可行？交通状况是否良好？既能保证检定工作安全顺利进行，又能保证不影响交通车流。2)检定时应该选取多长路段？车速应选取多少？3)“标准路段”采用水泥路面还是柏油路面，对检定结果是否会有影响，路面清洁程度应满足什么条件？4)“标准路段”是否平坦笔直，如何尽可能保证汽车直线行驶？因为弯曲会带来较大的误差。5)如何最大限度降低刹车、读数等人为因素误差？这些问题在检定时应充分考虑，有的甚至需要通过试验来确定该法是否可行。

我国出租汽车计价器检定规程要求必须采用滚轮式标准装置检定计价器的使用误差。“路检法”从原理上讲是可行的，但是并没有相应的技术标准，因此使用时应考虑该方法是否科学合理，实际是否可行。

2　正确确定K值

检定计价器的使用误差首先要确定计价器常数K，只有正确确定K值，才能保证计价器的使用误差处于规程要求的合格范围内。规程中K值定义为正确显示车辆1km行程而必须接受的脉冲数[1]。W为车辆特征系数，表示车辆实际行驶1km时输出给计价器的脉冲数。因此正确确定K值的过程，就是调整K值使得K=W的过程。检定时，通过多次检定尝试调整K值，不仅工作量大，而且检定效率低下，更容易造成司机的不耐烦从而增加检定的阻力。事实上目前大多采用式(2)来调整K值。通过对式(2)的推导及验证，证明该公式确实可行有效[2]。使用该公式大大增加了调整K值的准确率，同时提高了检定效率。

(2)

式中：Kn为计价器正确显示里程所要求的K值，r/km；K1为计价器初始设定的K值，r/km；D为计价器示值，m；Jd为标准器示值，m；C为轮胎修正值，%。

将计算好的K值赋值给计价器，连同车辆再次检定其使用误差，合格后出具使用误差检定证书。

3　检定过程中的几个影响因素

检定计价器的使用误差时，特别要注意汽车轮胎、轮胎压力、载荷以及采样等因素对使用误差检定过程的影响。

3.1　轮胎及轮胎压力的影响

规程要求被检出租车的轮胎要清洁、干燥。因为轮胎的湿滑会使得轮胎与滚轮间的摩擦力减小，二者间会因此而“打滑”，从而出现“丢转”现象，造成检定结果的不准确。除此之外还要保证轮胎清洁，轮胎清洁才能尽可能保证与滚轮之间的最大摩擦力，最大限度地减小两者间的相对滑动，保证测量结果的准确性，同时清洁的轮胎也有利于标准装置滚轮的维护。

目前出租车驱动轮大都是子午线轮胎，要注意更换轮胎时，必须保证与原轮胎型号一致。轮胎型号决定了轮胎周长，轮胎周长则影响使用误差的检定结果。若同样压力下驱动轮的型号不同，那么一般情况下轮胎周长必然不同，进而会造成使用误差的变化。所以检定时要注意对比轮胎与出厂时轮胎型号的一致性。

杜绝使用“光胎”。汽车轮胎使用一定时间后，车轮表面严重磨损到显露磨损标志时，此时的轮胎就已经是“光胎”了。“光胎”的排水、抓地性能已经大大降低，继续使用则会有安全隐患。文献[3]引用日本对汽车轮胎的相关研究，结果表明对于辐射型轮胎旧胎与新胎相比有效周长约有-(0.9%～1.1%)的变化，这样轮胎的新旧会造成使用误差检定结果的不同；同时文献[4]中还指出驱动轮为“光胎”的会造成计价器使用误差1%的变化，因此检定这样的出租车时，要求先更换同型号轮胎后再进行检定。

轮胎压力的大小直接影响其有效周长的大小，使用误差检定时需要规定压力大小。对于辐射型轮胎，虽然轮胎气压从0.16MPa至0.22MPa变化时，其周长变化不大[3]，但是对于车型、轮胎型号相同的出租车，较大的气压差异对轮胎的有效周长还是很有影响的，因此需要在检定过程中对轮胎压力进行技术要求以设置检定的“标准条件”，不过需要注意的是轮胎压力的设置应为汽车制造厂规定的额定压力而非轮胎制造厂所要求的额定压力[5]。

3.2　出租车载荷的影响

文献[3]中叙述了载重对轮胎有效周长的影响，载重增加后轮胎的有效周长变小，对于辐射型轮胎周长稍有变化，幅度不大。规程要求检定时汽车载荷为两个成年人的重量，并未量化载重要求，一是不太容易量化，另外就是载荷影响不大。当然也要防止车身过轻使得轮胎与滚轮间的摩擦力减小，出现相对滑动的现象；另外，检定时司机坐在驾驶位置上，检定人员坐在副驾驶位置也可以使两个汽车驱动轮受力较为均匀，电机带动汽车能较为稳定地运行。

3.3　采样的影响

在使用误差的检定过程中一般都是“手动采样”，由于检定员都会有一个反应过程，因此在检定点处采样时，总会稍稍滞后于实际标准值，这个反应过程就引入了误差，所以在进行使用误差测量结果的不确定度分析中一般都会考虑手动采样引入的不确定度分量。为消除这个人为误差，可采取“自动采样”的方法[6]。不过需要注意的是“自动采样”从技术上讲是可行的，但是为接收计价器输出的变价信号必然会多出一个硬件接口，这个是否符合我国计价器型式评价要求，是否符合规程要求还需考虑；另外这个接口同时也带来了输入非法脉冲的隐患。手动检定时，为使采样尽量准确，需要检定员注意力集中，反应迅速。现在多数计价器计程分辨力为0.1km，如果能设计成0.01km，则有利于检定员准确采样，这样也能大大减小手动采样引入的误差。

3.4　采样需要注意的一个问题

有人考虑在电机刚启动时轮胎因为惯性保持静止状态，这样轮胎与主滚轮之间理论上会有一定的相对滑动，为消除这个相对滑动引入的误差，可以等系统运行稳定后利用“采样间隔”进行使用误差的计算。例如，系统稳定运行一段时间后，在计价器示值D1处采样，此时标准器示值为Jd1；运行至计价器示值D2处时采样，标准器示值为Jd2。以ΔD=D2-D1作为计价器显示的里程值，其相对应的标准器示值则为ΔJd=Jd2-Jd1，将其带入式(1)中计算使用误差。

从消除启动时的相对滑动这个问题考虑，这种取样方式似乎合理可行。但是这样的操作不符合规程要求，而且利用“采样间隔”计算的使用误差随机性较大，对于同一被检系统，不同的采样间隔计算出的使用误差结果可能相差很大[7]，所以该方法的结果有很大的不确定性。因此即使是为消除启动时引入的误差，也不能采用这种方法。

4　正确确定轮胎修正值C

规程中规定了轮胎修正值的测量和计算方法，修正值C的测量是通过测量A和B两个量来实现的。B是左右驱动轮在平直路面上行驶5周的里程的平均值，A是左右驱动轮在主滚轮上沿汽车前进方向行驶5周的里程的平均值。B值较易测量，需要注意的是要准确定位轮胎行驶5周后的终点。A值测量起来较为困难，主要有几个问题：1)规程中未规定测量A值的方法细节。轮胎转5周的里程是否用主滚轮圆周进行计算也未说明，是否需要准确测量主滚轮周长？2)如何准确对轮胎旋转5周进行定量？3)如果使用滚轮周长计算行驶的里程，那么就需要明确知道轮胎旋转5周后主滚轮的转数，如何准确定量出检定装置计数器的值？

使用主滚轮周长计算轮胎转5周行驶的里程时，由于一般检定装置的计数器分辨力为1，而轮胎旋转5周后滚子实际的转数不一定恰好是个整数，这时计数器就无法准确计量滚子的实际转数了。为解决该问题，可以考虑增加轮胎转数。例如待轮胎旋转到1000周时按下采样键读取此时计数器的示值，用该值除以200即得到滚子的实际转数，再与滚轮周长相乘则得到轮胎旋转5周行驶的里程数。需要注意的是采样时尽可能同步采样，减小因反应滞后带来的误差。至于如何准确定量轮胎的转数，可以考虑使用转速测量仪测量其转数。

轮胎修正值C测量过程复杂，工作量大，不能逐一测量每辆出租车的修正值，规程要求只对于新车型使用误差的首次检定才需测量其值[1]。对于同一地区的出租汽车，一般车型较为固定，因此可以归纳出该地区不同车型、轮胎的修正值，采取经验运用。文献[4]中归纳出本地区的修正值范围，计算出不同修正值时起程点和两个续程点在使用误差临界点的标准器示值，总结出一个标准器示值合格适用范围，对于任一出租车只要检定时采样点的标准器示值落于该范围内，即可认为其计价器使用误差是合格的，这种利用轮胎修正值的方法可以借鉴。

5　结论

作为出租车计价器计量检定的核心部分，使用误差的正确检定至关重要。本文重点从检定的方法、与使用误差相关的两个关键值(K值和C值)和检定过程中的几个影响因素三方面讨论了检定使用误差时应该考虑和注意的几个问题。综述了使用误差的检定方法，并指出了使用“路检法”时需要思考的问题；叙述了正确确定K值的方法以及确定C值时需要考虑的问题，且提出了关于如何准确测量C值的一些思考；分析了轮胎、轮胎压力、汽车载荷以及采样等几个因素对使用误差检定过程的影响。有助于检定人员检定过程中注意这些细节问题，规范操作，正确检定。

[1]JJG 517—2009出租汽车计价器[S]

[2]张宵，高庆东，童海红，崔亮.出租车计价器K值调整公式的推导[J].计量技术，2011(10)：56-57

[3]吴承琦.出租汽车计价器实用技术手册[M].北京：中国计量出版社，2003：160-164

[4]李杰.出租汽车计价器检测中轮胎相关问题的探讨[J].计量与测试技术，2007，34(6)：16-17

[5]于宝良，钱大鼎.出租汽车计价器[M].北京：中国计量出版社，2010：26

[6]吕庆强，梁立新，金周建，麦伟明.出租汽车计价器整车自动检定的实现[J].计量技术，2000(6)：36-38

[7]张宵，高庆东，童海红，崔亮.关于《出租汽车计价器使用误差的快速调整》一文中几个问题的讨论[J].计量技术，2012(3)：62-65