机车速度表速度示值误差测量结果不确定度评定

王明磊+崔素梅

摘 要：随着铁路运输量的持续增长，铁路运输安全问题日益严重，为保障铁路运输安全，机车司机操纵台安装了机车速度表，其可准确客观地反应机车行驶过程中的速度。本文对机车速度表速度示值误差测量结果进行了不确定度评定，按照不确定度来源分两个方面，即被校机车速度表和速度表校验台两个来源，进行分析探讨，为实际机车速度表校准工作提供参考。

关键词：机车；速度表；不确定度

1 概述

机车用于推送或牵引铁路车辆运行，俗称火车头，是能耗最少的陆地运输工具，也是铁路运输的重要工具之一。机车速度表（以下简称速度表）显示器安装于机车司机操纵台上，其配套传感器安装于车辆轴端，机车速度值通过显示器显示出来。机车速度表是用于监测机车行驶速度的专用计量器具，为保障铁路运输安全起到了重要作用。

机车速度表一般有磁电式速度表和光电式速度表两种。磁电式速度表通过机车轮轴驱动磁电传感器内发电机转子转动，产生交流电压，根据电压值与机车速度值的比例关系来确定机车速度。光电式速度表则通过机车轮轴驱动光电传感器内光栅转动，产生脉冲信号，根据脉冲信号与与机车速度值的比例关系来确定机车速度。

将被检机车速度表与速度表校验台（以下简称校验台）连接，由低速平稳地向高速调节转速，达到测量上限后，再由高速平稳地向低速调节转速，记录各检定点进回程时速度表和校验台的示值。速度表示值即为测量值，校验台示值即为标准值，测量值与标准值之差为示值误差。

2 测量数学模型

速度表示值与校验台示值之差即为示值误差，數学模型如下：

Δv=v-v0 （1）

式中，Δv——速度示值误差，km/h；

v——速度表示值，km/h；

v0——校验台示值，km/h。

由式（1）可得方差如下：

式中，——被校速度表引入的标准不确定度；

——速度表校验台引入的标准不确定度。

灵敏系数：

3 标准不确定度评定

3.1 被校速度表测量重复性引入的标准不确定度分量u1

在正常工作条件下，当速度校验台示值为60.0km/h时，被检速度表进行等精度重复性测量10次，测量结果如下表1所示：

单次测量实验标准差：

（km/h） （5）

重复性引入的标准不确定度为：

u1=0.88（km/h） （6）

3.2 被校速度表分辨力引入的标准不确定度分量u2

被校速度表的分辨力为1km/h，其量化误差以等概率分布在半宽度为1km/h/2=0.5km/h的区间内，取，则其引入的标准不确定度为：

（km/h） （7）

由被校速度表引入的标准不确定度为：

（km/h） （8）

3.3 速度表校验台由上一级标准检定的示值误差引入的标准不确定度分量u3

速度表校验台由上一级标准检定，校验台的示值误差为1km/h，取包含因子，因此：

（km/h） （9）

3.4 速度表校验台数显量化误差引入的标准不确定度分量u4

校验台数显仪表的分辨力为0.1km/h，其量化误差以等概率分布在半宽度为0.1km/h/2=0.05km/h的区间内，取包含因子，其引入的标准不确定度为：

（km/h） （10）

由速度表校验台引入的标准不确定度为：

（km/h） （11）

4 标准不确定度分量

5 合成标准不确定度

由于各标准不确定度分量不相关，故：

6 扩展不确定度

取包含因子，则扩展不确定度应为：

7 结束语

近几年铁路运输量日益增大，列车速度不断提高，目前在运行高铁及动车占全部载客列车量的近60%，安全问题也日益突出。机车运行速度的可控性，在铁路运输安全中起着关键作用。机车速度表用于监测机车运行速度，其合格与否，至关重要。机车速度表应每年都进行计量溯源，以保证其准确性。

参考文献

[1]李旭辉.国家计量检定规程《机车速度表》解读[J].铁道技术监督，2014，11：10-12

作者简介

王明磊（1987-），男，天津，本科，科员，计量检测。

崔素梅（1987-），女，天津，研究生，科员，计量检测。