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[摘 要]转向架是铁道车辆上最重要的部件之一，它直接承载车体重量，保证车辆顺利通过曲线。同时，转向架的各种参数也直接决定了车辆的稳定性和车辆的乘坐舒适性。本文将质量检测系统评估应用于火车转向架生产中，提出了基于%R&R的质量检测系统评估标准。
[关键词]火车转向架；质量检测；检测评估
中图分类号：T62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）08-0264-01
质量检测系统评估应用于转向架生产中，能有效评估转向架质量检测系统的有效性及维护周期。通过质量检测系统评估，建立了系统化评估质量检测系统的流程，并介绍了转向架的计量型检测系统评估实例。转向架任一计量型检测系统的评估均可参考这一流程，此种方法能为转向架生产及检测提供极大的帮助。
一、转向架介绍
转向架是轨道车辆结构中最为重要的部件之一，其主要作用如下：
1、车辆上采用转向架是为增加车辆的载重、长度与容积、提高列车运行速度，以满足铁路运输发展的需要。
2、保证在正常运行条件下，车体都能可靠地坐落在转向架上，通过轴承装置使车轮沿钢轨的滚动转化为车体沿线路运行的平动。
3、支撑车体，承受并传递从车体至车轮之间或从轮轨至车体之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。
4、保证车辆安全运行，能灵活地沿直线线路运行及顺利地通过曲线。
5、转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行平稳性和安全性。
6、充分利用轮轨之间的粘着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，使车辆具有良好的制动效果，以保证在规定的距离内停车。
7、转向架是车辆的一个独立部件，在转向架于车体之间尽可能减少联接件。
二、转向架的组成
1、轮对轴箱装置。轴箱与轴承装置是联系构架和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为车体沿钢轨的平动。
2、弹性悬挂装置。为减少线路不平顺和轮对运动对车体的各种动态影响，转向架在轮对与构架之间或构架与车体之间，设有弹性悬挂装置。前者称为轴箱悬挂装置，后者称为摇枕悬挂装置。
3、构架或侧架。构架是转向架的基础，它把转向架各答零、部件组成一个整体。所以它不仅承受、传递各作用力及载荷，而且其结构、形状和尺寸大小都应满足各零、部件的结构、形状及组装的要求。
4、基础制动装置。为使运行中的车辆能在规定的距离范围内停车，必须安装制动装置，其作用是传递和放大制动缸的制动力，使闸瓦与轮对之间产生的转向架内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力，从而使车辆承受前进方向的阻力，产生制动效果。
5、转向架支承车体的装置。转向架支承车载的方式不同，使转向架与车体相联结部分的结构及形式也各有所异，但都应满足二个基本要求；安全可靠地支承车体，承载并传递各作用力；为使车辆顺利通过曲线，车体与转向架之间应绕不变的旋转中心相对转动。转向架的承载方式可分为心盘集中承载、非心盘承载和心盘部分承载三种。
三、检测系统评估参数
测量系统是由检测员、检测工具、测量方法和被测零件构成的过程整体，检测员的技术水平、检测工具的精确性、测量方法、测量仪器等都会影响测量的结果。测量系统的误差包括偏倚、稳定性、线性、重复性和再现性。测量系统分析的目的在于分析系统本身误差是否满足要求。
1、偏倚是表征测量数据质量高低的统计指标，样件、标准件错误，仪器老化、精度不够、没有校准或使用不正确都可能造成偏倚过大。
2、系统稳定性低的原因可能有系统没有校准，某些仪器需预热，仪器需维护，主要部件老化等。
3、线性差的原因可能有测量系统量程未校准，上下限检验标准有误差，仪器磨损老化，测量系统内部设计需重新审核等。
4、重复性差的原因可能有设备精度不高，设备需要维护或重新设计等。
5、再现性差的原因可能有检测员的技术不过关，没有接受正确使用仪器的培训等。
四、检测系统评估分析
测量系统分析有计量型和计数型。针对转向架的特性采用计量型测量系统分析。对计量型量具的重复性与再现性有均值极差法、方差分析法等。本文主要介绍均值极差法的计算过程。
指定k位检测员，n个零件，对每个零件重复测量m次，步骤如下：
1、计算每个检测员测量每个零件m次的极差
，其中，i=1，2，…，k、j=1，2，…，n。
2、平均极差 ：
3、计算每个检测员测量的均值 。
4、计算每个检测员测量均值极差R： 。
5、计算每个零件测量均值极差Rp： ，其中， 为k位检测员重复m次测量第j个零件的平均值。
6、计算重复测量引起的标准差 、操作者的标准差 、零件间的标准差 、测量系统的标准差 。
式中： 为依赖于重复测量次数m和g（检测员人数×零件个数=极差个数）的一个参数值，即 = （m，g）可通过查表得到。在计算子 中的以 时，g=k×n；在计算 中的 时，g=1，因只有一个极差R0参与计算；在计算 中的 时，同样只有一个极差Rp参与计算，故g=1。
7、计算重复性Ev、再现性Av、零件变差Pv、总变差Tv、重复性与再现性R&R
R&R是表征量具好坏的特征数；是指R&R在总变差Tv中所占的百分比，即： 。
基于%R&R的主要评价标准：
1）当%R&R<10%时，认为使用的量具可接受。
2）当%R&R在10%～30%之间称为模糊区域。考虑到量具的成本高、应用的重要性或维修费用大等情况，认为量具可使用；若测量的是关键质量特性，则不能使用。
3）当%R&R>30%时，认为量具不能使用，需要维修和改进。应找出问题所在并予以纠正，纠正后再对量具进行测量系统分析。已知转向架中的固定杠杆支点座尺寸公差要求为（120±0.5）mm。为了对检测系统进行评估，随即抽取5个样品并排列编号，再随即挑选3名检测人员使用同一套检测系统检测零件尺寸公差，每人重读检测3次。将检测结果代入公式中计算可得%R&R=9.77%<10%，说明本检测系统能有效检测转向架零件。
五、结语
转向架是铁路列车的走行部分，是列车核心的关键部位，走行部分的故障是导致列车运行事故特别是脱轨事故的主要原因。因而对转向架的质量、安全性能要求极为严格，制造过程中的任何一个疏忽，都有可能酿成重大事故。当前我国铁路货车的发展方向是“重載、快捷”，负载加重、速度提高这就对转向架提出了严峻的挑战，本文对基于计量型测量的火车转向架质量评估进行了分析。
参考文献
[1]董祺.测量系统分析方法的研究及应用[D].西安：西安电子科技大学，2015.
[2]吴小卫.质量过程的测量系统分析及其应用[D].广州：暨南大学，2014.
[3]蒋凌力.机车检修质量管理过程控制系统的设计与实现[J].铁路计算机应用，2014.
[关键词]火车转向架；质量检测；检测评估
中图分类号：T62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）08-0264-01
质量检测系统评估应用于转向架生产中，能有效评估转向架质量检测系统的有效性及维护周期。通过质量检测系统评估，建立了系统化评估质量检测系统的流程，并介绍了转向架的计量型检测系统评估实例。转向架任一计量型检测系统的评估均可参考这一流程，此种方法能为转向架生产及检测提供极大的帮助。
一、转向架介绍
转向架是轨道车辆结构中最为重要的部件之一，其主要作用如下：
1、车辆上采用转向架是为增加车辆的载重、长度与容积、提高列车运行速度，以满足铁路运输发展的需要。
2、保证在正常运行条件下，车体都能可靠地坐落在转向架上，通过轴承装置使车轮沿钢轨的滚动转化为车体沿线路运行的平动。
3、支撑车体，承受并传递从车体至车轮之间或从轮轨至车体之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。
4、保证车辆安全运行，能灵活地沿直线线路运行及顺利地通过曲线。
5、转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行平稳性和安全性。
6、充分利用轮轨之间的粘着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，使车辆具有良好的制动效果，以保证在规定的距离内停车。
7、转向架是车辆的一个独立部件，在转向架于车体之间尽可能减少联接件。
二、转向架的组成
1、轮对轴箱装置。轴箱与轴承装置是联系构架和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为车体沿钢轨的平动。
2、弹性悬挂装置。为减少线路不平顺和轮对运动对车体的各种动态影响，转向架在轮对与构架之间或构架与车体之间，设有弹性悬挂装置。前者称为轴箱悬挂装置，后者称为摇枕悬挂装置。
3、构架或侧架。构架是转向架的基础，它把转向架各答零、部件组成一个整体。所以它不仅承受、传递各作用力及载荷，而且其结构、形状和尺寸大小都应满足各零、部件的结构、形状及组装的要求。
4、基础制动装置。为使运行中的车辆能在规定的距离范围内停车，必须安装制动装置，其作用是传递和放大制动缸的制动力，使闸瓦与轮对之间产生的转向架内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力，从而使车辆承受前进方向的阻力，产生制动效果。
5、转向架支承车体的装置。转向架支承车载的方式不同，使转向架与车体相联结部分的结构及形式也各有所异，但都应满足二个基本要求；安全可靠地支承车体，承载并传递各作用力；为使车辆顺利通过曲线，车体与转向架之间应绕不变的旋转中心相对转动。转向架的承载方式可分为心盘集中承载、非心盘承载和心盘部分承载三种。
三、检测系统评估参数
测量系统是由检测员、检测工具、测量方法和被测零件构成的过程整体，检测员的技术水平、检测工具的精确性、测量方法、测量仪器等都会影响测量的结果。测量系统的误差包括偏倚、稳定性、线性、重复性和再现性。测量系统分析的目的在于分析系统本身误差是否满足要求。
1、偏倚是表征测量数据质量高低的统计指标，样件、标准件错误，仪器老化、精度不够、没有校准或使用不正确都可能造成偏倚过大。
2、系统稳定性低的原因可能有系统没有校准，某些仪器需预热，仪器需维护，主要部件老化等。
3、线性差的原因可能有测量系统量程未校准，上下限检验标准有误差，仪器磨损老化，测量系统内部设计需重新审核等。
4、重复性差的原因可能有设备精度不高，设备需要维护或重新设计等。
5、再现性差的原因可能有检测员的技术不过关，没有接受正确使用仪器的培训等。
四、检测系统评估分析
测量系统分析有计量型和计数型。针对转向架的特性采用计量型测量系统分析。对计量型量具的重复性与再现性有均值极差法、方差分析法等。本文主要介绍均值极差法的计算过程。
指定k位检测员，n个零件，对每个零件重复测量m次，步骤如下：
1、计算每个检测员测量每个零件m次的极差
，其中，i=1，2，…，k、j=1，2，…，n。
2、平均极差 ：
3、计算每个检测员测量的均值 。
4、计算每个检测员测量均值极差R： 。
5、计算每个零件测量均值极差Rp： ，其中， 为k位检测员重复m次测量第j个零件的平均值。
6、计算重复测量引起的标准差 、操作者的标准差 、零件间的标准差 、测量系统的标准差 。
式中： 为依赖于重复测量次数m和g（检测员人数×零件个数=极差个数）的一个参数值，即 = （m，g）可通过查表得到。在计算子 中的以 时，g=k×n；在计算 中的 时，g=1，因只有一个极差R0参与计算；在计算 中的 时，同样只有一个极差Rp参与计算，故g=1。
7、计算重复性Ev、再现性Av、零件变差Pv、总变差Tv、重复性与再现性R&R
R&R是表征量具好坏的特征数；是指R&R在总变差Tv中所占的百分比，即： 。
基于%R&R的主要评价标准：
1）当%R&R<10%时，认为使用的量具可接受。
2）当%R&R在10%～30%之间称为模糊区域。考虑到量具的成本高、应用的重要性或维修费用大等情况，认为量具可使用；若测量的是关键质量特性，则不能使用。
3）当%R&R>30%时，认为量具不能使用，需要维修和改进。应找出问题所在并予以纠正，纠正后再对量具进行测量系统分析。已知转向架中的固定杠杆支点座尺寸公差要求为（120±0.5）mm。为了对检测系统进行评估，随即抽取5个样品并排列编号，再随即挑选3名检测人员使用同一套检测系统检测零件尺寸公差，每人重读检测3次。将检测结果代入公式中计算可得%R&R=9.77%<10%，说明本检测系统能有效检测转向架零件。
五、结语
转向架是铁路列车的走行部分，是列车核心的关键部位，走行部分的故障是导致列车运行事故特别是脱轨事故的主要原因。因而对转向架的质量、安全性能要求极为严格，制造过程中的任何一个疏忽，都有可能酿成重大事故。当前我国铁路货车的发展方向是“重載、快捷”，负载加重、速度提高这就对转向架提出了严峻的挑战，本文对基于计量型测量的火车转向架质量评估进行了分析。
参考文献
[1]董祺.测量系统分析方法的研究及应用[D].西安：西安电子科技大学，2015.
[2]吴小卫.质量过程的测量系统分析及其应用[D].广州：暨南大学，2014.
[3]蒋凌力.机车检修质量管理过程控制系统的设计与实现[J].铁路计算机应用，2014.