数显轨距尺智能检定方案研究

王建伟 中国铁路上海局集团有限公司科学技术研究所

1 智能解决方案与轨距尺检定工作结合背景

标准轨距铁路轨距尺（以下简称轨距尺）作为重要的铁专计量器具直接关系到列车运行安全，轨距尺是用于测量铁路线路轨距、超高、查照间隔和护背距离等的铁路专用计量器具，轨距尺按其准确度分为0级、1级、2级三个等级。每种等级的轨距尺均有不同的示值误差指标要求，从而满足不同工作环境的需要。此外根据轨距尺结构形式又可将三种等级的轨距尺分为标尺类和数显类两种类别。根据计量检定规程JJG219-2015《标准轨距铁路轨距尺》的要求，轨距尺每3个月就需要进行一次检定以保证其处于良好的工作状态。

每个铁路局轨距尺的检定数量每年约在10 000把次，因此在保证量值传递准确可靠的前提下，如何提高工作效率就成为我们面临的主要问题。根据调研得知，轨距尺检定过程中，对于示值误差（轨距示值误差和超高示值误差）的计算最为繁复，同时因其计算量比较大很浪费时间也很容易造成差错，因此如果将示值误差的检定过程在不简化检定内容的前提下及能保证检定质量又能提高检定效率就成为了我们这个轨距尺检定智能解决方案的着眼点。

2 轨距尺智能检定方案内容介绍

2.1 适用范围

智能检定方案适用与数显类轨距尺的检定，因标尺类轨距尺的示值显示方式为利用刻线进行读数即无法通过电脑自动读取轨距尺示值，所以其无法适用于该智能检定方案。

在轨距尺检定规程中可以将数显轨距尺检定项目分为，通用结构参数的检定和示值误差的检定。其中结构参数作为轨距尺形状或位置数据无法进行自动化的采集，并且多数数据都是所见即所得不需要进行附加的计算，所以在智能检定方案中并没有考虑结构参数类的检定项目，仍旧维持与原本的检定方式，由人工对设备进行测量、读数、以及记录，就是将记录形式改为数字化无纸记录形式，并且为了减少检定人员操作电脑的布置，经一些只关注是否超过某个阚值或者范围的指标进行了预设结果的处理，检定员只需要从为数不多的几个结论中选出与本次检定结果相对应的结论即可，并且考虑到在日常工作当中检定合格数量远远超高不合格数量所以在此项目的结论处会默认填入合格的结论，如遇不合格的情况再手动调整即可。

其余示值误差的检定则会在检定规程中充斥大量的数据，以及数据的处理工作，本智能解决方案，所主要解决的就是该项问题。系统将以人工方式录入轨距尺检定器（以下简称标准器）的测量点位的标准数据，并且通过系统与半自动化采集的被测对象的相应数据相结合，通过后台自动计算出检定所需要的最终结果。从而实现智能化检定的目的。

2.2 与信息系统相结合

实现智能检定方案的运行很大程度上需要依托强大的计量管理信息系统，在计量管理信息系统台账中已经将待检轨距尺的基本信息，如检定时所参照的计量检定规程的标号信息；开展检定人员的姓名；待检轨距尺所属单位部门、轨距尺的制造厂、出厂编号、准确度等级等信息录入在系统台账中，并且标准器的基础信息，以及计量标准的信息均在计量管理信息系统中进行了备案。在开展检定工作是智能检定方案中的基础信息模块从信息系统中提取出相应的信息内容，并自动填入电子版原始记录中，省去了人工填写的麻烦，如遇到信息错误的情况也可在系统进行修改，从而保证下个周期该轨距尺溯源时信息正确。

智能检定方案的检定模块还可以通过计量管理信息系统中的标准器及待检轨距尺信息自动判断出轨距尺与标准器的超高复现原理是否相同是否需要加修正值；通过输入的环境温度、湿度判断检定条件是否满足检定需要，并自动为标尺类轨距尺的轨距进行温度补偿修正。以及在检定过程中实时提示检定结论是否满足计量检定规程项目步骤的要求，辅助检定人员进行结果判断，并杜绝漏检情况的发生。

2.3 智能检定项目及过程介绍

（1）水平（超高）的检定

轨距尺的水平（超高）检定主要涉及四个内容：

第一个是轨距尺的“超高零位误差”，在检定该项目时，需要先将轨距尺检定器调整至工作状态，之后将轨距尺平放在标准器上，使两测头落入落入标准器测块内，轨距尺搭轨面与标准器测量块顶部充分接触，之后待轨距尺“超高”数值稳定后按动轨距尺蓝牙传输按钮，将“超高”值传入智能检定系统模块中，检定模块会在对应的位置填入该数字，该传输采用了高速蓝牙传输协议，数值随时刷新，“按动传输按钮”只是选用的当且节点的一个数值，与人工检定读数情况一致，忠实还原了检定过程，经测试在“按动传输按钮”是所带来的水平方向影响很小可忽略不计。

第二个是“超高倾斜示值变化量”，与水平零位误差的采集方式项同，只是在数据采集完成收，智能检定模块将会自动计算两个倾斜变化量的值，并将较大的值自动填入原始记录结论中，并自动判断该值是否超差，在系统的显著位置以红，蓝图标显示该项目合格与否，表现方式直观明了。

第三个是“超高示值误差”在检定规程中需要人为调整标准器的超高值，对于正弦原理的标准器在使用前可将标准器的超高值填入信息系统的预设数值文件，在标准器溯源周期内每次使用标准器均可自动调用超高点实际值参与超高示值误差计算。对于正切原理的标准器则在检定时需要手动在系统中输入当前超高值，当然系统也设置了默认值，如50 mm超高检定点，其标准器示值被默认为50.00 mm，检定人员可以不需要手工输入标准器该点示值，而直接将标准器超高装置调整到50.00 mm点即可。

第四个是“超高重复性”检定过程与超高的检定过程相同，只需要在任意位置，连续测量并传输5个超高值即可，智能检定模块会自动进行计算，并给出结论。

（2）轨距的检定

轨距尺的轨距检定则更为检定便捷，系统根据轨距尺检定器量规实际值的信息，环境温度的信息，以及标准器在各个轨距测量点实际值的信息自动计算出当前测量点检定器的实际总偏差，参与到轨距尺示值误差的计算中去。从而实现轨距尺轨距的自动检定。

并且根据不同种类的轨距尺（标尺类、数显类）智能检定模块可以自动考虑是否需要添加温度修正部分的内容。以及根据不同等级的轨距尺给出不同允差下轨距尺是否合格的结论。杜绝了误判结论的可能。

3 结束语

JJG219-2015《标准轨距铁路轨距尺》计量检定规程正式发布实施以来，数显轨距尺的使用数量不断节节攀升。带给检定工作的压力也越来越大，在计量检定人员技术过硬的前提下，智能检定方案无疑将减少检定人员的工作强度，提高工作效率并且在保证检定质量的前提下减少了发生检定事故的可能，有利于铁路计量工作的有序进行。