基于GUM法的铁路货运超偏载期间核查方案的分析与构建

摘要

超偏载装置可以动态测量列车的轮对，分别得到各个车轮重量，计算得出每辆货车的超载、偏重和偏载情况，通过车号系统对应记录数据，提供铁路货运计量安全系统数据采集追踪。超偏载安装在繁忙干线，是当前铁路运输的现代化检测监控设备。
　　因为长期震动、钢轨爬行等原因造成装置称重性能的线性偏移，这种现象是不可避免的，依靠现有科技程度和优化算法都不能彻底解决，现有的铁路超偏载期间核查规定方案并不完善，实际使用中存在许多问题。需要设计新的期间核查方案来进行测量并校正，保证铁路超偏载设备的单位统一、量值准确可靠。
　　论文根据呼铁局辖内的特有的厂矿企业和线路分布，作出以下研究:
　　(1)通过对当前呼铁局货运防超载体系分析，采集大量数据分析，发现现有的超偏载常规期间核查方案存在诸多问题，比如期间核查频次低;核查标准器赋值不及时;核查标准器挂运困难等，都会导致频繁出现较大超差不能及时发现和校正的情况，危及行车安全和货主利益。
　　(2)经过分析后，因地制宜设计了三种期间核查方案:方案一利用包钢的厂内静态轨道衡作为标准，以钢材货车为量值传播媒介进行期间核查，并论证其有效程度和可靠性。方案二分析现有的期间核查规定及方法，利用数据统计描述其现有缺陷造成的数据有效程度，做出很重要的方案改进。方案三则利用神华蒙西煤焦化有限公司的静态轨道衡作为标准，以焦炭货车为量值传播媒介进行期间核查，并论证其有效程度和可靠性。
　　(3)构建方案后，使用Guide to the Uncertainty in Measurement方法（测量不确定度表示指南，以下简称GUM法）验证各方案的标准器是否具备对超偏载进行期间核查的资格。再以货运计量安全系统为平台，在萨拉齐东京包上行和包头西打拉亥上行两处超偏载现场进行了过车实验，采集数据后，以示值偏差均值为最佳估计值。建立数学模型后，使用GUM法评估各个不确定度分量。合并计算分量得到合成标准不确定度，计算扩展不确定度，对超偏载测量结果进行符合性评定得出数据有效性结果后，得出该超偏载目前的称重示值偏差量及其扩展不确定度，确定超偏载示值误差是否符合要求。实验数据经处理后证明方案可行。
　　本论文以方案一为重点，完成呼铁局运输核心地带超偏载检测装置的期间核查工作;以方案二作为普遍性核查方案覆盖全局超偏载;以方案三为补充，核查乌海至包头的部分超偏载装置。设计的方案利用了现有的重点企业用户和地理位置优势，相互补充，具有避免产生后续的经济成本、尽量不用现场人工、尽量依靠自动化程度完成等三个特点。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景与研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究的主要目标

1．4 论文的内容与章节安排

第2章 超偏载原理及设备构成

2．1 概述

2．2 超偏载检测原理

2．2．1 车辆动态称重方式

2．2．2 超偏载称重原理

2．3 超偏载设备的硬件构成

2．3．2 传感器

2．3．3 数据采集仪

2．3．4 工控机系统

2．4 超偏载检测软件系统

2．4．1 检测主菜单

2．4．2 超偏载检测功能

2．4．3 超偏载调试功能

2．4．4 超偏载统计功能

2．5 本章小结

第3章 呼铁局货运防超载体系分析

3．1 超偏载系统性能分析

3．1．1 超偏载技术性能指标

3．1．2 超偏载实际运行状态分析

3．2 货运计量安全系统

3．2．1 系统概况

3．2．2 系统功能

3．3 呼铁局货运防超载现状

3．3．1 超偏载和货运计量安全系统的联合使用

3．3．2 超偏载有较大偏差时带来的后果

3．4 本章小结

第4章 超偏载期间核查系统的分析与构建

4．1 期间核查的必要性

4．1．1 呼铁局现行期间核查办法

4．1．2 对现行办法的分析

4．2 标准器及相关计算方法的选定

4．2．1 核查标准器

4．2．2 实验标准偏差的估计方法

4．2．3 异常值的判别剔除方法

4．2．4 不确定度的计算方法

4．3 方案一

4．3．1 核查标准

4．3．2 核查设计

4．3．3 方案预期

4．4 方案二

4．4．1 现有方案分析

4．4．2 现有方案改进

4．5 方案三

4．5．1 核查标准

4．5．2 核查设计

4．5．3 方案预期

4．6 本章小结

第5章 期间核查现场实验与结果分析

5．1 方案一数据处理结果与分析

5．1．1 钢材货车实验

5．1．2 数据处理

5．1．3 方案分析

5．2 方案二数据处理结果与分析

5．2．1 数据处理

5．2．2 方案分析

5．3 方案三数据处理结果与分析

5．3．1 焦炭货车实验

5．3．2 数据处理

5．3．3 方案分析

5．4 本章小结

结论

致谢

参考文献