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原文传递高速轮轨关系试验台黏着与蠕滑特性测量不确定度分析研究

论文题名：	高速轮轨关系试验台黏着与蠕滑特性测量不确定度分析研究
关键词：	高速列车;轮轨关系;黏着系数;蠕滑特性;不确定度分析
摘要：	近年来，随着我国铁路快速发展，高速铁路关键系统技术的研究，特别是轮轨关系的应用基础理论研究越来越重要。其中，轮轨黏着-蠕滑特性直接影响高速列车的牵引、制动性能及运行品质。黏着-蠕滑特性通常采用纵向黏着力系数与纵向蠕滑率之间的关系曲线来表征，这两个参数需要通过黏着试验进行测量。国际上，通常采用测量不确定度来表示测量结果的质量，中国合格评定国家认可委员会（CNAS）作为实验室认可、检验机构认可的管理机构，明确要求检测、校准等实验室应该评定测量不确定度。　　国内外标准中规定的测量不确定度评定方法主要有GUM法（Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement，GUM）和MCM法（Monte Carlo method，MCM）。根据对文献资料的查阅及相关算例分析，发现GUM法存在一定的使用条件限制；传统的MCM法仅是针对输入量之间相互独立的情况，为此，相关学者进行了含相关性的MCM法研究，但都是针对相关系数矩阵正定的情况。既有的MCM法在评定测量不确定度时，无法考虑高速轮轨关系试验台轮轨纵向蠕滑率测量模型输入量之间的非正定相关性，为解决该问题，本论文新提出了一种迭代修正算法，结合相关数学变换，从而确定了考虑非正定相关性的MCM法实施步骤。　　根据高速轮轨关系试验台黏着试验方法和流程，确定了纵向黏着力系数和纵向蠕滑率的主要测量不确定度来源，进而对黏着力系数、不同速度级的黏着系数以及纵向蠕滑率的测量不确定度进行了评定研究，得到的主要结果及结论如下：　　（1）对于时速300km的黏着力系数测量不确定度，分别采用GUM法和MCM法进行了分析评定，评定结果均随着黏着力系数的增大而增大，MCM法评定得到的标准不确定度和扩展不确定度分别比GUM法的评定结果小2%~8%和6%~16%。采用MCM法对GUM法的评定结果进行了验证，结果表明：GUM法的评定结果未通过验证。由此，黏着力系数的测量不确定度宜采用MCM法进行评定。　　（2）结合黏着力系数的测量不确定度评定结果，对时速120km、200km、250km、300km以及350km各速度级黏着系数的测量不确定度进行了分析评定，评定结果随着速度的增大没有明显的变化规律。　　（3）对于时速300km的纵向蠕滑率测量不确定度，分别采用GUM法、MCM法和考虑非正定相关性的MCM法进行了分析评定，MCM法的评定结果严重偏离实际。对GUM法和考虑非正定相关性的MCM法的评定结果进行了对比分析，两种方法的评定结果随着纵向蠕滑率的增大均未发生明显变化，考虑非正定相关性的MCM法评定得到的标准不确定度和扩展不确定度分别比GUM法的评定结果　　小8%左右和21%左右。采用考虑非正定相关性的MCM法对GUM法的评定结果进行了验证，结果表明：GUM法的评定结果未通过验证，所以，纵向蠕滑率的不确定度宜采用考虑非正定相关性的MCM法进行评定。　　对黏着系数及纵向蠕滑率的测量不确定度评定，可为黏着试验的数据分析提供补充以及为其他参数的测量不确定度评定提供方法参考。
作者：	俱岩飞
专业：	载运工具运用工程
导师：	王俊彪
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国铁道科学研究院
学位年度：	2022