導出鐵路企業測量設備計量要求淺議
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摘要：為滿足鐵路企業測量管理要求，保障測量設備和過程滿足測量要求，根據鐵路運輸設備設施維護保養需求，探討導出測量設備計量要求具體方法。分析生產技術部門和計量技術部門人員職責分工，分類管理測量過程。闡述計量要求導出的主要步驟，分別從明示測量要求和潛在測量要求中尋找導出依據，并舉例說明，為鐵路企業計量管理人員在現場合理配置和選用計量器具提供依據和參考。
0引言
企業建立測量管理體系的根本宗旨是保證測量結果滿足顧客、組織、法律法規的計量要求［1］。計量要求是為滿足被測對象量值的測量而提出的要求，也可以說是對測量過程各要素提出的要求，即對測量過程中的測量設備、測量方法、測量環境、測量人員等提出的要求。其中，測量設備計量要求極為關鍵，是判定測量設備合格與否和測量過程是否有效的準則。測量設備計量要求可表示為最大允許誤差、擴展不確定度、測量范圍、穩定性、分辨力等，是依據顧客、組織、法律法規的要求推導出來的。它應該是定量并且可追溯的。鐵路企業建立測量管理體系的目的是盡可能避免由于不正確測量結果對鐵路運輸生產造成的風險。測量結果由測量過程產生，而測量設備是影響測量過程的關鍵因素。因此，導出鐵路企業測量設備的計量要求，可以為現場合理選用和配置計量器具提供依據，從而更好地管理測量過程和測量設備，發揮鐵路計量職能作用。
1人員職責
鐵路企業測量設備計量要求導出過程的輸入是鐵路企業現行有效的工藝文件、標準、技術規范、規程，鐵路企業測量設備計量要求導出過程的輸出是確定的測量過程計量要求文件。鐵路企業測量設備計量要求導出一般由計量技術部門和生產技術部門負責，參與計量要求導出人員應具備豐富的生產知識和計量知識。而實際情況是，生產技術人員不熟悉測量設備計量要求，計量技術人員不熟悉生產技術標準。因此，無論是生產技術人員，還是計量技術人員，單方面確定計量要求都可能導致計量要求不合理。所以，建議先由生產技術人員提出測量需求，再由生產技術人員與計量技術人員一起，基于準確性和經濟性原則，共同確定測量設備計量要求。
1.1生產技術部門
生產技術部門人員負責提出現場測量需求。生產技術部門將測量需要達到的最終要求，結合工藝文件、標準、技術規范、規程等給出的技術指標值或參數的極限值，分析出現場測量需要達到的具體測量需求，以書面形式提供給計量技術部門。
1.2計量技術部門
計量技術部門人員負責將測量需求轉化為計量要求。在保障測量準確度的情況下，計量技術部門從計量專業角度，進一步分析生產技術部門提供的現場測量需求，并轉化為測量設備的計量要求。
2依據
涉及計量標準建立、量值溯源體系建立、強制檢定器具方面的計量要求，鐵路企業直接依據國家相應的計量法律法規、相關管理要求、技術規范等確定，不必再導出。涉及鐵路運輸安全的裝備設施狀態修、維護保養的測量設備計量要求導出是鐵路企業計量要求導出的重點，是正確配備和使用測量設備的依據，對于發揮鐵路計量器具在安全生產中的作用至關重要。導出依據來源于現場測量要求，測量要求包括明示和潛在2種類型。明示測量要求為現有技術規范、標準中規定的具體要求；潛在測量要求包括已知測量要求可能涉及的安全風險，或者由于對測量影響量認識不足應該提出而未提出的要求。
2.1明示測量要求
測量結果擴展不確定度［2］（包含測量設備、測量方法、環境條件、人員、被測對象等因素引入的綜合誤差）與被測參數控制限半寬度比值，或者與允許公差限半寬度比值，稱為測量可靠性系數。當可靠性系數為1/10~1/3時，測量過程滿足測量要求，是計量界廣為人知的“1/3原則”。明示的測量要求是鐵路各個部門制定的現行工藝文件、標準、技術規范、規程等規定的技術指標值或被測參數極限值，以及測量過程的計量器具準確度要求。這種類型計量要求應從工藝文件、標準、技術規范、規程找到被測參數最小極限值和（或）最大極限值或具體的基本數值，采用“1/3原則”推導出目標不確定度（或綜合誤差值），再逐一分析對測量過程的影響量，評定測量結果的擴展不確定度。當測量結果擴展不確定度不超過目標不確定度時，表明測量系統滿足要求。因此，測量設備計量要求導出依據從測量結果擴展不確定度評定過程中即可找到。
2.2潛在測量要求
有些測量過程沒有規定被測參數具體測量要求，但對測量結果的準確度有一定要求。這類計量要求導出變得既靈活，又困難。考慮可接受風險和成本，參照經驗，或者同樣以分析目標不確定度方式來完成計量要求導出。若沒有規定被測參數技術指標值和允許變化量，也沒有明確要求測量結果的準確度，則測量設備計量要求可暫時按照相關測量設備本身的計量技術指標執行。
3方法
3.1測量過程分類管理
考慮到有些測量過程非常關鍵，而且復雜，對保證鐵路運輸安全生產非常重要，不正確的測量結果引發的后果較為嚴重，對其計量要求導出應引起高度重視。必要時，還應對其計量要求導出的可靠性予以驗證。而對一些不涉及鐵路生產安全、用于非關鍵設備設施的簡單測量，則無需花費過多精力實施計量要求導出，按照常規管理這類測量設備即可。因此，將測量過程分類管理十分必要。按照重要程度不同，測量過程可分為重要控制測量過程和一般控制測量過程。重要控制測量過程主要有：①關鍵性測量系統的測量過程；②復雜測量系統的測量過程；③涉及鐵路安全生產、職業健康和環境保護的高風險測量過程；④由于測量不正確會引起較為嚴重后果的測量過程；⑤涉及關鍵設備設施控制或監視的測量過程。除重要控制測量過程以外的其他測量過程，均列入一般控制測量過程。
3.2計量要求導出的主要步驟
（1）提出測量需求。生產技術部門通過分析工藝文件、標準、技術規范、規程等給出的技術指標值或被測參數的極限值，或者將規定的控制、監視要求轉化為技術指標值或被測參數的控制要求，確定測量需求。測量需求可表示為現場需要達到的技術指標值或被測參數極限值。（2）將測量需求轉化為測量要求。依據生產技術部門提出的測量需求，生產技術部門與計量技術部門人員共同將測量需求轉化為測量要求。值得注意的是，提出的測量要求必須可以定量測量。（3）列出測量要求中對測量設備的要求。測量要求包含對測量方法（包括測量次數、最大允許誤差、測量操作、測量程序、計算公式）、測量設備、環境條件、人員、被測對象等的要求，從中找出對測量設備的計量要求，如最大允許誤差、允許不確定度、量程、穩定性、重復性和分辨力等。
4應用
4.1明示測量要求應用案例
根據TB/T1632.1—2014《鋼軌焊接第1部分：通用技術條件》，線路設計速度大于160km/h的固定式閃光焊和鋁熱焊鋼軌焊接接頭軌面平直度應控制在0.1mm/m~0.3mm/m范圍內，據此導出測量設備計量要求。（1）識別測量需求。測量范圍應包括0.1mm~0.3mm，控制限度的寬為0.2mm/m。（2）導出測量過程測量要求。測量范圍應超過0.1mm~0.3mm。根據“1/3原則”，控制限度為（0.2/2）/3≈0.03（mm/m），則測量過程的目標不確定度U目=0.03/3=0.01（mm/m）。（3）導出測量設備計量要求。由于在室外環境開展測量，測量設備、人、料、法、環等要素［3］對測量結果均有影響。根據經驗，當測量設備的影響不超過最大允許誤差的70%時，測量結果符合要求。測量設備最大允許誤差為±（0.03×0.7）=±0.021（mm/m）。（4）選擇測量設備。選擇測量范圍為0.1mm~2.0mm、經校準的塞尺。校準證書上顯示塞尺最大允許誤差為0.011mm。（5）得出結論。0.1mm~2.0mm塞尺測量范圍覆蓋0.1mm~0.3mm，塞尺最大允許誤差0.011mm，小于0.021mm，滿足測量要求。
4.2潛在測量要求應用案例
針對SS3型機車輪對大修項目，在輪對解體退卸輪箍作業環節中，對輪箍加熱溫度要求不大于350℃，加熱溫度均勻性不大于15℃，據此導出測量設備計量要求。（1）識別測量需求。①測量范圍：加熱溫度控制要求為不大于350℃，轉化為測量要求為需測出在350℃以內溫度值。②最大允許誤差：需考慮溫度邊界值的誤差控制，以盡可能地提高測量準確度，減少測量誤差。由于只規定了上限，考慮到安全性，規定上限時只允許正誤差，假設為+10℃，滿足加熱溫度均勻性不大于15℃。（2）導出測量過程測量要求。測量范圍覆蓋350℃以內，考慮到最低端和最高端溫度測量不準，應留有余量，測量上限選擇400℃；溫度最大允許誤差取變動范圍+10℃的1/5（經驗值），為+2℃；加熱溫度均勻性最大允許誤差取變動范圍+15℃的1/5（經驗值），為+3℃。根據“1/3原則”，測量過程目標不確定度如下。溫度目標不確定度為U目1=2/3≈0.7（℃）。均勻性目標不確定度為U目2=3/3=1（℃）。（3）導出測量設備計量要求。將測量設備最大允許誤差+2℃、均勻性+3℃，作為測量結果不確定度評定中的分量代入測量結果不確定度評定，滿足U<U目，確定測量設備計量要求如下：測量范圍為0~400℃，溫度最大允許誤差為+2℃，均勻性最大允許誤差為+3℃。（4）選擇測量設備。選擇測量范圍為0~400℃經校準的數字溫度表和溫度均勻性滿足要求的加熱爐。校準證書上顯示，數字溫度表最大允許誤差絕對值為1.0℃，加熱爐溫度均勻性為+2.0℃。（5）得出結論。加熱爐上數字溫度表測量范圍0~400℃，覆蓋350℃，數字溫度表最大允許誤差絕對值為1.0℃，小于2℃，溫度均勻性絕對值為2.0℃，小于3℃，U≤（1/3）MPE，滿足測量要求。
5結語
導出測量設備計量要求，對于配置滿足使用要求的測量設備起著至關重要的作用，對于保障測量結果的質量也極其重要，對于控制測量過程提供了數值支撐。導出測量設備計量要求結果不是一成不變的，在新購入設備驗收時和測量要求發生變化時，應重新開展計量要求導出和變更工作。對控制要求高的測量過程，每件測量設備計量要求的導出應盡可能詳細，并經生產技術部門和計量技術部門確認，形成書面文件，存檔管理。
參考文獻
［1］測量管理體系測量過程和測量設備的要求：GB/T19022—2003［S］．
［2］中國計量測試學會．一級注冊計量師基礎知識及專業實務［M］．北京：中國質檢出版社，2013．
［3］質量管理體系基礎和術語：GB/T19000—2016［S］．
作者:莊春香 單位:中國鐵路昆明局集團有限公司計量所
