車軸軸端三孔位置度量規的位置度計算方法研究

黃昊

摘要：車輛軸端三孔位置度量規，是用于檢查鐵路車輛用車軸軸端三孔的位置關系的專用計量器具，由量規體和螺桿構成。量規的校準校準工作需參考《JJF（鐵總）002-2017車軸軸端三孔位置度量規校準規范》進行，其中三孔位置度的測量需用三坐標機測出量規的測量孔和三個測量孔的坐標，并通過相關計算得到。

關鍵詞：JJF（鐵總）002-2017，三孔位置度，計算方法

1.概述

車輛軸端三孔位置度量規的量規體結構示意圖見圖1，各車軸軸心對應位置度量規測量孔所在圓理論直徑見表1。

2.量規體三孔位置度測量方法

根據《JJF（鐵總）002-2017車軸軸端三孔位置度量規校準規范》的描述，用三坐標機進行測量。測量定位孔圓心坐標，作為理論圓心坐標，根據理論直徑得到以理論圓心為中心的理論圓。以任意測量孔中心為初始點，確定其理論中心，并得到其余兩個測量孔的理論中心。再對其余兩個測量孔進行測量，三個測量孔實際中心偏離理論中心的最大值即為位置度。（理論圓并不是定位孔，而是三個測量孔的圓心的理論位置所構成的圓，但理論圓的圓心和定位孔的圓心重合）

2.1規范給出的三孔位置度計算方法

為方便討論，以RE3型車軸量規為例進行說明。查表1得理論直徑為100mm。由于校準規范中只給出了測量方法的描述，并未給出具體的計算方法，本文中將計算方法總結成具體步驟。

顯然，按校準規范描述的測量方法計算，并不能得到三孔位置度的最優解。原因在于三個測量孔的理論位置是可以在理論圓上繞圓心同步旋轉的（旋轉過程中三個孔的理論位置兩兩間隔120°）。存在某個位置，使得的值最小。而處在這個位置時，測量孔1的理論位置很可能不在點（x0，y0）與點（x實際1，y實際1）的連線上。而這個位置比規范描述的位置要更合理。

3.2一種優化的計算方法

因此針對校準規范所給方法的缺陷，本文給出一種計算方法，可得到更小更合理的三孔位置度。

用校準規范的算法算出的位置度為。

還是設理論圓的直徑為100，三個測量孔的實際位置分別為（0，50）、（43.3，-25）、（-50，0）。根據優化過的算法見圖3。

位置度為，優化后的算法結果明顯小于規范描述的算法結果25.88。因此，本文優化后的算法比校準規范的算法更合理。

總結：本文總結了《JJF（鐵總）002-2017車軸軸端三孔位置度量規校準規范》所描述的三孔位置度計算方法，并將算法詳細表述成了具體步驟，同時闡述了校準規范所描述的方法存在的缺陷，給出了一種更優化的計算方法。

參考文獻：

[ 1 ] 蘇德礦，吳明華.微積分（上）[M].北京：高等教育出版社，2000

[ 1 ] JJF（鐵總）002-2017車軸軸端三孔位置度量規校準規范[S]. 北京：中國鐵道出版社出版社，2018