基于统计推断的动态轨道衡应用可靠性评价方法

　　0 引言

　　轨道衡属于标准称重计量器具， 采用转向架计量方式的不断轨动态轨道衡是轨道衡的一种。GB/T 11885—1999 《 自动轨道衡 》 、 JJG 234—90《动态称量轨道衡》 中对动态轨道衡的使用方式 、计量方式、 计量精度、 检定周期等做出明确规定，并通过定期检定方式保证在用轨道衡计量精度的可靠性。 其检定过程是按照统计学原理， 以质量传递为依据， 通过考察称量过程的抽样结果， 确认轨道衡是否可用。 这种方式只能对轨道衡的当前状态作出推断。 在实际应用中， 当对轨道衡称重结果产生质疑时， 也是采用类似方式， 如对一列车辆进行多次重复称重， 以考察重复性的方式来确认实际称重结果是否可靠。

　　以统计学统计推断为基础， 借助轨道衡检定过程中所记录的传感器输出数据， 计算出扰动因素所产生的称重数据偏差， 并以此作为评价轨道衡应用可靠性的依据， 从而对每次称重结果的可靠性做出评价。 这样避免了由于对称重精度的质疑所进行的重复称重作业， 提高了轨道衡称重作业效率。

　　1 可靠性分析

　　在轨道衡应用中， 系统记录传感器输出数据过程如图 1 所示。 所谓采用转向架计量方式的轨道衡， 其计量过程是， 分别计量车辆前、 后转向架的重量， 再计算前、 后转向架的重量和。 因此， 如果能够得到转向架计量结果的可靠性， 便可以得到轨道衡计量结果的可靠性。

　　图 1 中， AB、 CD 间的数据是车辆前、 后转向架通过轨道衡称重台面时系统记录的传感器输出数据， 简称转向架数据。 通常将转向架数据的平均值作为计量前后转向架重量的码值 (码值没有量纲)，再将码值乘以转换参数得到转向架重量。

　　因为在轨道衡动态称重过程中存在扰动因素[1]， 所以实际检测到的转向架数据具有随机性。将动态称重过程中系统记录的转向架数据记作{Wi， (i=0， 1， 2， …， n)}， 其中 n 为形成转向架数据的采样数据个数， 或称为样本数， 则 {Wi，(i=0， 1， 2， …， n)} 是一组随机变量。 如果将其平均值作为计量转向架重量的依据， 则计量结果的可靠性依赖于 {Wi，(i=0， 1， 2， …)} 的离散程度。统计学中 E(W)、 D(W) 分别表示 {Wi，(i=0， 1， 2，…， n)} 的数学期望 (均值) 和方差， 而方差 D(W)是随机变量 {Wi， (i=0， 1， 2， …， n)} 离散程度的一种度量， 因此可以用 D(W) 评价轨道衡称重过程中转向架重量依据 E(W) 的可靠性。

　　轨道衡是计量器具， 在用轨道衡必须通过检定。轨道衡检定过程是将具有不同标准重量的一列车(称为检衡车， 通常是 5 节) 在轨道衡上进行反复称量 (20 个往返)。 如果每次称量所得到的各节车辆的重量其误差均在检定规程所允许的范围内， 则认为该轨道衡在当前状态下的称量精度是有保证的。