导出铁路企业测量设备计量要求浅议
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摘要：为满足铁路企业测量管理要求，保障测量设备和过程满足测量要求，根据铁路运输设备设施维护保养需求，探讨导出测量设备计量要求具体方法。分析生产技术部门和计量技术部门人员职责分工，分类管理测量过程。阐述计量要求导出的主要步骤，分别从明示测量要求和潜在测量要求中寻找导出依据，并举例说明，为铁路企业计量管理人员在现场合理配置和选用计量器具提供依据和参考。
0引言
企业建立测量管理体系的根本宗旨是保证测量结果满足顾客、组织、法律法规的计量要求［1］。计量要求是为满足被测对象量值的测量而提出的要求，也可以说是对测量过程各要素提出的要求，即对测量过程中的测量设备、测量方法、测量环境、测量人员等提出的要求。其中，测量设备计量要求极为关键，是判定测量设备合格与否和测量过程是否有效的准则。测量设备计量要求可表示为最大允许误差、扩展不确定度、测量范围、稳定性、分辨力等，是依据顾客、组织、法律法规的要求推导出来的。它应该是定量并且可追溯的。铁路企业建立测量管理体系的目的是尽可能避免由于不正确测量结果对铁路运输生产造成的风险。测量结果由测量过程产生，而测量设备是影响测量过程的关键因素。因此，导出铁路企业测量设备的计量要求，可以为现场合理选用和配置计量器具提供依据，从而更好地管理测量过程和测量设备，发挥铁路计量职能作用。
1人员职责
铁路企业测量设备计量要求导出过程的输入是铁路企业现行有效的工艺文件、标准、技术规范、规程，铁路企业测量设备计量要求导出过程的输出是确定的测量过程计量要求文件。铁路企业测量设备计量要求导出一般由计量技术部门和生产技术部门负责，参与计量要求导出人员应具备丰富的生产知识和计量知识。而实际情况是，生产技术人员不熟悉测量设备计量要求，计量技术人员不熟悉生产技术标准。因此，无论是生产技术人员，还是计量技术人员，单方面确定计量要求都可能导致计量要求不合理。所以，建议先由生产技术人员提出测量需求，再由生产技术人员与计量技术人员一起，基于准确性和经济性原则，共同确定测量设备计量要求。
1.1生产技术部门
生产技术部门人员负责提出现场测量需求。生产技术部门将测量需要达到的最终要求，结合工艺文件、标准、技术规范、规程等给出的技术指标值或参数的极限值，分析出现场测量需要达到的具体测量需求，以书面形式提供给计量技术部门。
1.2计量技术部门
计量技术部门人员负责将测量需求转化为计量要求。在保障测量准确度的情况下，计量技术部门从计量专业角度，进一步分析生产技术部门提供的现场测量需求，并转化为测量设备的计量要求。
2依据
涉及计量标准建立、量值溯源体系建立、强制检定器具方面的计量要求，铁路企业直接依据国家相应的计量法律法规、相关管理要求、技术规范等确定，不必再导出。涉及铁路运输安全的装备设施状态修、维护保养的测量设备计量要求导出是铁路企业计量要求导出的重点，是正确配备和使用测量设备的依据，对于发挥铁路计量器具在安全生产中的作用至关重要。导出依据来源于现场测量要求，测量要求包括明示和潜在2种类型。明示测量要求为现有技术规范、标准中规定的具体要求；潜在测量要求包括已知测量要求可能涉及的安全风险，或者由于对测量影响量认识不足应该提出而未提出的要求。
2.1明示测量要求
测量结果扩展不确定度［2］（包含测量设备、测量方法、环境条件、人员、被测对象等因素引入的综合误差）与被测参数控制限半宽度比值，或者与允许公差限半宽度比值，称为测量可靠性系数。当可靠性系数为1/10~1/3时，测量过程满足测量要求，是计量界广为人知的“1/3原则”。明示的测量要求是铁路各个部门制定的现行工艺文件、标准、技术规范、规程等规定的技术指标值或被测参数极限值，以及测量过程的计量器具准确度要求。这种类型计量要求应从工艺文件、标准、技术规范、规程找到被测参数最小极限值和（或）最大极限值或具体的基本数值，采用“1/3原则”推导出目标不确定度（或综合误差值），再逐一分析对测量过程的影响量，评定测量结果的扩展不确定度。当测量结果扩展不确定度不超过目标不确定度时，表明测量系统满足要求。因此，测量设备计量要求导出依据从测量结果扩展不确定度评定过程中即可找到。
2.2潜在测量要求
有些测量过程没有规定被测参数具体测量要求，但对测量结果的准确度有一定要求。这类计量要求导出变得既灵活，又困难。考虑可接受风险和成本，参照经验，或者同样以分析目标不确定度方式来完成计量要求导出。若没有规定被测参数技术指标值和允许变化量，也没有明确要求测量结果的准确度，则测量设备计量要求可暂时按照相关测量设备本身的计量技术指标执行。
3方法
3.1测量过程分类管理
考虑到有些测量过程非常关键，而且复杂，对保证铁路运输安全生产非常重要，不正确的测量结果引发的后果较为严重，对其计量要求导出应引起高度重视。必要时，还应对其计量要求导出的可靠性予以验证。而对一些不涉及铁路生产安全、用于非关键设备设施的简单测量，则无需花费过多精力实施计量要求导出，按照常规管理这类测量设备即可。因此，将测量过程分类管理十分必要。按照重要程度不同，测量过程可分为重要控制测量过程和一般控制测量过程。重要控制测量过程主要有：①关键性测量系统的测量过程；②复杂测量系统的测量过程；③涉及铁路安全生产、职业健康和环境保护的高风险测量过程；④由于测量不正确会引起较为严重后果的测量过程；⑤涉及关键设备设施控制或监视的测量过程。除重要控制测量过程以外的其他测量过程，均列入一般控制测量过程。
3.2计量要求导出的主要步骤
（1）提出测量需求。生产技术部门通过分析工艺文件、标准、技术规范、规程等给出的技术指标值或被测参数的极限值，或者将规定的控制、监视要求转化为技术指标值或被测参数的控制要求，确定测量需求。测量需求可表示为现场需要达到的技术指标值或被测参数极限值。（2）将测量需求转化为测量要求。依据生产技术部门提出的测量需求，生产技术部门与计量技术部门人员共同将测量需求转化为测量要求。值得注意的是，提出的测量要求必须可以定量测量。（3）列出测量要求中对测量设备的要求。测量要求包含对测量方法（包括测量次数、最大允许误差、测量操作、测量程序、计算公式）、测量设备、环境条件、人员、被测对象等的要求，从中找出对测量设备的计量要求，如最大允许误差、允许不确定度、量程、稳定性、重复性和分辨力等。
4应用
4.1明示测量要求应用案例
根据TB/T1632.1—2014《钢轨焊接第1部分：通用技术条件》，线路设计速度大于160km/h的固定式闪光焊和铝热焊钢轨焊接接头轨面平直度应控制在0.1mm/m~0.3mm/m范围内，据此导出测量设备计量要求。（1）识别测量需求。测量范围应包括0.1mm~0.3mm，控制限度的宽为0.2mm/m。（2）导出测量过程测量要求。测量范围应超过0.1mm~0.3mm。根据“1/3原则”，控制限度为（0.2/2）/3≈0.03（mm/m），则测量过程的目标不确定度U目=0.03/3=0.01（mm/m）。（3）导出测量设备计量要求。由于在室外环境开展测量，测量设备、人、料、法、环等要素［3］对测量结果均有影响。根据经验，当测量设备的影响不超过最大允许误差的70%时，测量结果符合要求。测量设备最大允许误差为±（0.03×0.7）=±0.021（mm/m）。（4）选择测量设备。选择测量范围为0.1mm~2.0mm、经校准的塞尺。校准证书上显示塞尺最大允许误差为0.011mm。（5）得出结论。0.1mm~2.0mm塞尺测量范围覆盖0.1mm~0.3mm，塞尺最大允许误差0.011mm，小于0.021mm，满足测量要求。
4.2潜在测量要求应用案例
针对SS3型机车轮对大修项目，在轮对解体退卸轮箍作业环节中，对轮箍加热温度要求不大于350℃，加热温度均匀性不大于15℃，据此导出测量设备计量要求。（1）识别测量需求。①测量范围：加热温度控制要求为不大于350℃，转化为测量要求为需测出在350℃以内温度值。②最大允许误差：需考虑温度边界值的误差控制，以尽可能地提高测量准确度，减少测量误差。由于只规定了上限，考虑到安全性，规定上限时只允许正误差，假设为+10℃，满足加热温度均匀性不大于15℃。（2）导出测量过程测量要求。测量范围覆盖350℃以内，考虑到最低端和最高端温度测量不准，应留有余量，测量上限选择400℃；温度最大允许误差取变动范围+10℃的1/5（经验值），为+2℃；加热温度均匀性最大允许误差取变动范围+15℃的1/5（经验值），为+3℃。根据“1/3原则”，测量过程目标不确定度如下。温度目标不确定度为U目1=2/3≈0.7（℃）。均匀性目标不确定度为U目2=3/3=1（℃）。（3）导出测量设备计量要求。将测量设备最大允许误差+2℃、均匀性+3℃，作为测量结果不确定度评定中的分量代入测量结果不确定度评定，满足U<U目，确定测量设备计量要求如下：测量范围为0~400℃，温度最大允许误差为+2℃，均匀性最大允许误差为+3℃。（4）选择测量设备。选择测量范围为0~400℃经校准的数字温度表和温度均匀性满足要求的加热炉。校准证书上显示，数字温度表最大允许误差绝对值为1.0℃，加热炉温度均匀性为+2.0℃。（5）得出结论。加热炉上数字温度表测量范围0~400℃，覆盖350℃，数字温度表最大允许误差绝对值为1.0℃，小于2℃，温度均匀性绝对值为2.0℃，小于3℃，U≤（1/3）MPE，满足测量要求。
5结语
导出测量设备计量要求，对于配置满足使用要求的测量设备起着至关重要的作用，对于保障测量结果的质量也极其重要，对于控制测量过程提供了数值支撑。导出测量设备计量要求结果不是一成不变的，在新购入设备验收时和测量要求发生变化时，应重新开展计量要求导出和变更工作。对控制要求高的测量过程，每件测量设备计量要求的导出应尽可能详细，并经生产技术部门和计量技术部门确认，形成书面文件，存档管理。
参考文献
［1］测量管理体系测量过程和测量设备的要求：GB/T19022—2003［S］．
［2］中国计量测试学会．一级注册计量师基础知识及专业实务［M］．北京：中国质检出版社，2013．
［3］质量管理体系基础和术语：GB/T19000—2016［S］．
作者:庄春香 单位:中国铁路昆明局集团有限公司计量所
