轮对内距尺检定装置的测量不确定度分析
曾泓顺
【摘 要】轮对内距尺属于铁路专用计量仪器，其准确与否，关系着列车的运行安全。为保证轮对内距尺量值的准确传递，本文根据JJF1033-2016《计量标准考核规范》的要求，依据JJG220-2004《铁路轮对内距尺检定规程》对轮对内距尺检定装置的不确定度进行分析 【期刊名称】铁道运营技术 【年(卷),期】2024(025)001 【总页数】2
【关键词】轮对内距尺；检定装置；不确定度；分析 10.13572/j.cnki.tdyy.2024.01.008
内距尺是用于测量铁路机车车辆轮对内侧距离的计量器具，其准确与否直接关系到列车运行安全。因此开展内距尺检定前，应当对轮对内距尺检定装置进行不确定度分析，以确认轮对内距尺量值的可靠传递。
1 测量方法
检定前，内距尺检具先用内距量规进行校准，并记下内距尺检具（以下简称“检具”）的读数A0,然后将内距尺调整至相应检定点后紧固并放置于内距尺检具上，用检具测量内距尺并记下读数Ai，通过数学模型计算出内距尺的实际值，内距尺读数与其实际值之差即为内距尺示值误差。
2 数学模型
式中：e 为内距尺示值误差；L 为内距尺示值；Li为内距尺实际值；Ai为检具在相应点的读数；A0为检具校准时的读数；L0为内距尺量规的实际值；α为
内距尺的线膨胀系数；Δt 为内距尺与检具的温度差；Δα为内距尺与检具的线膨胀系数差；（t-20℃）为内距尺偏离20℃的温差。
检定环境温度为（20±5）℃，主要检定器具与支距尺检定器温度平衡时间不少于4 h。
3 灵敏系数计算
4 标准不确定度分量评定
内距尺检定时一般按均布三点进行检定，检定点为1 345 mm、1 353 mm和1 365 mm。本文以测量范围上限1 365 mm点为例进行不确定度分析。 因为Ai≈1 365 mm，所以c1=c2=c3=c4=1；
4.1 内距尺读数引入的不确定度u(L) 内距尺的分度值为0.1 mm，则其分辨力为0.05 mm，假设服从均匀分布，则：u(L)=0.05 mm=0.0144 mm。 4.2 在检定内距尺时读数引入的不确定度u(Ai)
1）检具测微头示值误差引入的不确定度u21。检具测微头的示值误差为±4 μm，假设服从均匀分布，则：u21=0.004 mm/=0.0023 mm
2）检具测微头读数引入的不确定度u22。检具测微头分度值为0.01 mm，按1/5 估读，假设服从均匀分布，则
3）检具两测量面平行度引入的不确定度u23。检具的平行度不大于0.03 mm，区间半宽为0.015 mm，假设服从均匀分布，则： 所以检具在检定内距尺时读数引入的不确定度 4.3 检具在校准时读数引入的不确定度u(A0)
1）检具测微头示值误差引入的不确定度u31。检具测微头的示值误差为±4 μm，假设服从均匀分布，则：
2）检具测微头读数引入的不确定度u32。检具测微头分度值为0.01 mm，其分辨力取分度值的1/2，假设服从均匀分布，则：
3）检具两测量面平行度引入的不确定度u33。检具平行度小于0.03 mm，假设服从均匀分布，则：
所以检具在检定内距尺时读数引入的不确定度
4.4 量规实际值引入的不确定度u(L0) 内距尺量规实际值使用的不确定度U=18 μm，k=2。所以：
4.5 内距尺与检具温度差引入的不确定度u（Δt）假设内距尺与检具温度差在±0.3℃范围，且服从均匀分布，则：；假设检定点为测量上限1 365 mm点，则此时的灵敏系数：c5=Aiα ≈1 365×11.5×10-6=0.0157mm/°C
4.6 内距尺与检具线膨胀系数差引入的不确定度u(Δα) 实验环境温度满足（20±5）℃。假设测量时温度差为5℃，因为内距尺与检具线膨胀系数均为（11.5±1）×10-6/℃，其线膨胀系数差在±2×10-6/℃范围内，假设服从三角分布，则：
：假设检定点为测量上限1 365mm点，则此时的灵敏系数： c6=Ai（t-20°C）≈1 365mm×5°C=6 825mm°C 4.7 合成标准不确定度 标准不确定度一览表如表1 所示。 由于各标准不确定度分量无关，所以合成不确定度为：
5 扩展不确定度
取k=2，扩展不确定度为： U=k·uc=2×0.02 mm=0.04 mm。
6 结论
轮对内距尺检定装置的测量不确定度分析
