出租汽车计价器使用误差检定的测量不确定度分析
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摘要： 本文从计价器检定过程中可能存在的误差来分析出租车计价器使用误差检定的测量不确定度。
Abstract： This paper from the errors in meter verification process to analyze the using error test measurement uncertainty of taxi meter.
Key words： taxi meter；error test；uncertainty analysis
中图分类号：F570.71 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）16-0292-02
1 概述
1.1 测量依据 JJG517-2009《出租汽车计价器检定规程》、JJF1059-2011《测量不确定度评定与表示》。
1.2 环境条件 温度（20±10）℃。湿度不大于85%RH， 驱动轮胎气压左右均为0.30MPa。
1.3 测量方法 将调整好参数的计价器安装于出租汽车上，连同车辆一道依据规程规定使用误差的检定方法进行测量。在起程点1.5km处当计价器金额显示值递增的时刻对计量标准装置计数器显示值进行取样作为测量数据，共取三次。
1.4 计量标准装置参数 主滚轮周长误差：不超过0.2%；主滚轮转数相对误差误差不超过0.1%；车速40km/h，车速误差不超过3km/h；计数标准分辨力为0.1m。
1.5 受测计价器参数 编号：17452；最小分度值：0.1km
2 数学模型
根据JJC517-2009规程，起程的使用误差计算公式为：DW=■×100%=■-1×100%
式中：DW―使用误差，%；D―计价器起程值，m；C―轮胎修正值，%；Jd―计价器使用误差检定标准装置的实测值，m。
3 各输入量的标准不确定度
以百色市出租车现行的起步公里数为1.5km，按此作为使用误差的测量不确定度评定。
3.1 起步计程值D的标准不确定度 起程值D的不确定度有两方面，一是被检计价器对1.5km起程信号的反应敏捷度，主要取决于计价器的分辨率；二是检定员的反应灵敏度。
百色市出租车计价器的k值基本都设定在320左右，计价器按收到脉冲进行计程收费，即1个脉冲走的里程为■m≈3.12m。
即 0.5个脉冲对应里程为1.56m。
均匀分布：uD1=■≈0.90m
其可靠程度估计为90%，即：■=0.10
vD1=■（■）-2=50
在实际检定过程中，要求检定员在观测到计价屏的计程值到达检定点的变价瞬间时，立即按下遥控器的“采样键”，使计算机管理系统记录下采样值，但由于检定员要作出反应需要时间，不可能很精确做到变价和采样同步，由于操作人员反应能力和熟练度的不同，作出反应的时间也有所不同，正常情况下，估算滞后时间最大值为0.5s，取平均滞后时间为0.3s，滞后区间为（0.3±0.2）s。
按照检定规程检定车辆时的标准速度为40km/h，对应为11.1m/s。
对应滞后的里程为（3.33±2.22）m，半宽为2.22m，在区间内可认为服从均匀分布，包含因子k=■，按B类方法评定。则uD2=■≈1.28m
估计其可靠程度为85%，即vD2=22
故输入量D的标准不确定度：
uD=■=■=1.56m
其自由度：vD=■=■≈44
3.2 测量起步计程值标准装置Jd的标准不确定度，主要有以下几个分量：
一是标准检定装置引入的不确定度分量，其中有：①由滚轮转速误差引入的；②由滚轮周长误差引入的；③由计数分辨率引入的。
二是测量重复性引入的不确定度分量。反映检定员对变价时按下“采样键”滞后时间的分布情况，对于同一个检定员，在一小段时间内，检定员的精神状态和注意力集中程度致使其反应的时间不那么一致，导致重复性离散分布。uD2反应不同的操作者或同一操作者在不同的精神状态下或不同熟练程度时所导致的采样反应时间不一致。因此将重复性与uD2作不相关处理。此外，环境、设备等因素对重复性有一定的影响，可认为与uD2是不相关。
按溯源到上级机构的检定证书，滚轮转数的误差为
+0.1%。按k值320，起程1.5km，滚轮实际周长1m进行计算，并按均匀分布考虑均匀分布，包含因子k=■，按B类方法评定。
u■=■=0.85m
可信程度90%，即u■=50
按溯源到上级机构的检定证书，该标准主滚轮周长相对误差：+0.2%，在区间内认为服从均匀分布，包含因子k=■，按B类方法评定。
1.5km起程值计算其引入的标准不确定度为：
u■=■≈1.73m
可信程度90%，即v■=50
本标准的计数分辨率为0.1m，由其引入的误差区间半宽为0.05m，按均匀分布考虑，包含因子k=■，按B类方法评定。由此引入的标准不确定度分量：
u■=■=0.03m
可信程度可认为100%，即v■=∞
由测量重复性引入的不确定度分量用A类评定法，我们对受检计价器的1.5km起程点用标准装置进行连续10次检测，得到表1数据。
S（x）=■=1.99（m）
u■=S（x）=1.99m v■=10-1=9
故输入量Jd的标准不确定度：
u■=■
=■≈2.77m
v■=■≈30
3.3 轮胎修正值C的标准不确定度 轮胎修正值大小受汽车载重、轮胎的型号、气压、花纹、新旧程度及摩擦等因素的影响。当汽车载重大时，轮胎的变形也增大。轮胎压在地面上时的接触变形情况和在检定装置滚轮上的变形不同，压在路面的变形较小，而压在滚轮上的变形较大，从而引起车轮实际半径的变化不同，测定轮胎修正值的方法是分别测出轮胎在地面上和在滚轮上转动5周的里程，从而计算出修正值，而在实际的工作中，要精准的测量出这些值有一定的困难。
实际工作中，轮胎修正值的大小与轮胎型号规格等关系不大，只有气压的大小对其有一定的影响，充气量少，影响越大。实际检测中，一般轮胎修正值均取为-0.5%，则不确定度区间半宽为0.5%。考虑为均匀分布，轮胎修正值C的标准不确定度为：uc=■=0.289%
可信度取80%，则vc=12
此外，轮胎的新旧摩擦程度，对测量出的使用误差造成一定的影响，磨损愈严重，使用误差愈往正向偏离.偏离值可达1%以上。对于新的轮胎，我们选取误差为（-1.0-
-2.0）%为最佳，而对于已磨损较严重的，则建议营运者更换新胎。尽可能保持营运车辆计价器在其有效期内不超差。
4 合成标准不确定度
引入的合成标准不确定度分量分别为：
uCD=c1×uD=■uD=■×1.56m=0.103%
u■=cc×u■=■×u■=■×2.77×100%=-0.184%
uC C=c2×uc=■×uc=■×0.289%=0.289%
合成标准不确定度为：
uDW=■≈0.36%
有效自由度：vaff=■≈29
5 扩展不确定度
取置信概率为P=0.95
查t分布表：k=t95（23）≈2.07
扩展不确定度：U=k×uDW=0.75%
6 测量结果报告
测量结果的扩展不确定度为U=0.75%，p=0.95，veff=29
参考文献：
[1]朱庆科.测量不确定度评定方法[J].大众标准化，2003（07）.
[2]张晔.出租汽车计价器使用误差检定结果不确定度评定[J].中国计量，2013（09）.
[3]尹宁.出租汽车计价器使用误差检定的测量不确定度评定[J].计量与测试技术，2011（08）.