Utafiti huu unalenga kutathmini kiwango cha kuaminika kwa vipimo vya upana wa njia ya reli (gauge) vinavyofanywa na mifumo ya ukaguzi wa jiometri ya reli iliyowekwa kwenye treni, si tu katika hali tuli za maabara bali pia kwenye benchi la kalibresheni la dinamiki linaloiga mienendo ya gari na reli. Watafiti walichunguza kwa kiasi vyanzo vinane tofauti vya kutokuwa na uhakika: usahihi wa kipimo wa mfumo wenyewe, urudiwaji, mtikisiko wa mwili wa gari, marudio ya uchukuaji sampuli, mkao wa anga, kasi ya kipimo, mwelekeo wa kipimo kwenda mbele–kurudi nyuma, na halijoto.

Mojawapo ya ubunifu mkuu wa kimbinu wa utafiti ni matumizi ya takwimu imara zinazotegemea mkengeuko kamili wa mediani (Median Absolute Deviation, MAD) badala ya mkengeuko wa kawaida wa Bessel, ili kuzuia vipimo vya nje vinavyoweza kutokea mara kwa mara kutokana na mwingiliano wa sumakuumeme au mtikisiko visipanue kupita kiasi hesabu ya urudiwaji. Katika vipimo vilevile 20 vya hitilafu ya gauge, mbinu ya kawaida ilitoa kutokuwa na uhakika wa urudiwaji wa 0,030 mm, huku mbinu inayotegemea MAD ikitoa 0,015 mm.

Tofauti hii haikuachwa kama makadirio ya nukta moja pekee; uchambuzi wa Bootstrap ulifanywa kwa kuchukua tena sampuli mara 10.000 kutoka vipimo 20. Wastani wa Bootstrap wa mkengeuko wa kawaida wa Bessel uliripotiwa kuwa 0,0301 mm, kosa la kawaida 0,0068 mm na muda wa kujiamini wa %95 [0,022; 0,047] mm; kwa MAD, thamani hizi zilikuwa 0,0152 mm, 0,0021 mm na [0,011; 0,019] mm mtawalia. Watafiti walitafsiri usambazaji mwembamba zaidi wa MAD na kutokuingiliana kwa vipindi viwili vya kujiamini kama ushahidi kwamba mbinu imara ni thabiti zaidi.

Vipengele vinane vilipounganishwa kwa ajili ya kutokuwa na uhakika wa gauge, kutokuwa na uhakika wa kawaida uliounganishwa kulipatikana kuwa takriban 0,33 mm. Katika uchambuzi wa Monte Carlo, \(u_{c1}=0,3291\) mm na kutokuwa na uhakika kupanuliwa kwa %95 \(U_{95}=0,6348\) mm vilipatikana; kutoka hapo kipengele cha kufunika \(k=1,93\) kilikokotolewa na kutokuwa na uhakika wa mwisho uliopanuliwa kutolewa kama U = 0,64 mm.

Michango mitatu mikubwa zaidi katika kutokuwa na uhakika kwa jumla ilikuwa kipengele \(u_1\) kinachotokana na usahihi wa kipimo wa mfumo (%43,4), mikao tofauti ya anga \(u_5\) (%27,79), na mwelekeo wa kipimo kwenda mbele–kurudi nyuma \(u_7\) (%26,1). Kwa kulinganisha, mchango wa urudiwaji uliokokotolewa kwa mbinu imara ya MAD katika variance ya jumla ulikuwa %0,21 pekee. Kwa hiyo, utafiti unaonyesha kwamba katika kuboresha mfumo wa kipimo, umakini haupaswi kuelekezwa tu kwenye urudiwaji bali hasa kwenye usahihi wa kalibresheni, athari za mkao wa sensa/jiometri na utegemezi wa mwelekeo.

Matokeo hayategemei vipimo vya moja kwa moja vya shambani kwenye reli halisi, bali benchi la kalibresheni la maabara lililoendeshwa kwa data na vigezo vya hali halisi za uendeshaji. Kwa hiyo, thamani ya 0,64 mm si thamani ya kutokuwa na uhakika ya jumla inayotumika kwa treni, sensa na hali zote za reli; ni matokeo yaliyopatikana kwa TGDS, benchi la majaribio, hali za majaribio na modeli ya kutokuwa na uhakika iliyotumika katika utafiti.

Kwa mtazamo wa Uturuki: Utafiti una thamani ya kimbinu kwa kueleza kwa kiasi uaminifu wa vipimo katika kalibresheni ya mifumo ya kupima jiometri ya reli na maamuzi ya matengenezo kwenye reli za kasi kubwa na za kawaida nchini Uturuki. Hata hivyo, utafiti wa chanzo ulifanywa kwa mfumo unaotumika nchini China, jukwaa la maabara na kwa msingi wa vipimo vya metrolojia vya China JJF 1059.1-2012. Kabla ya kutumika nchini Uturuki, usanifu wa sensa wa treni ya kipimo, mnyororo wa kalibresheni wa ndani, kasi za uendeshaji, toleransi za kukubalika na viwango husika vya kitaifa/kimataifa vya reli vinahitaji kuthibitishwa upya.

Upana wa njia ya reli unamaanisha nini hasa?

Katika utafiti, gauge inafafanuliwa kuwa umbali mdogo zaidi kati ya nyuso za ndani za reli ya kushoto na ya kulia katika sehemu moja ya reli. Nukta ya kipimo iko 16 mm chini ya uso wa juu wa kichwa cha reli. Thamani ya kawaida ya nominal ya gauge ya reli katika chanzo imetolewa kuwa:

1435 mm

.

Mfumo wa ukaguzi wa jiometri ya reli huamua thamani hii bila kugusana kimwili na reli, kwa kutumia mfumo wa kipimo wa optiki unaotegemea leza na kamera. Leza ya mstari huwekwa katika mwelekeo wa pembeni kwa mhimili wa urefu wa reli, kamera hunasa sehemu ya reli iliyoangaziwa na leza kutoka pembe maalumu, na picha hubadilishwa kuwa vigezo vya kijiometri kwenye kompyuta ya uchakataji wa wakati halisi.

Kwa nini kalibresheni tuli pekee haikuonekana kuwa ya kutosha?

Treni halisi ya kupima inapokuwa inasonga juu ya reli, mfumo wa sensa haukai tuli. Mwili wa gari na bogie hutetemeka, mkao wa anga wa reli hubadilika, na kasi ya kipimo pamoja na hali za uchukuaji sampuli hutofautiana. Kwa hiyo, kupima usahihi wa mfumo usiosonga katika maabara huenda kusiwakilishe kutokuwa na uhakika kote kunakotokea wakati wa mwendo.

Kwa sababu hiyo, watafiti walitumia jukwaa la kalibresheni la mihimili mingi linaloweza kuiga kwa hali iliyodhibitiwa mwingiliano halisi wa gari–reli.

Muundo wa benchi la kalibresheni la dinamiki

Mfumo wa kalibresheni una majukwaa madogo manne ya msingi:

1. Kiigaji cha mkao wa mwili wa gari: Huzalisha mienendo mitatu ya mstari na mitatu ya pembe kwa jukwaa la mtikisiko lenye viwango sita vya uhuru.
2. Kiigaji cha mkao wa bogie/chasi: Hurejesha uhamisho wa upande na wima pamoja na mizunguko ya pande tatu; mwendo hufuatiliwa kwa accelerometer nne za mihimili mitatu na IMU moja.
3. Jukwaa la uigaji wa reli: Hutumia actuator nane kuunda mteremko, mkunjo na mabadiliko ya anga ya reli.
4. Kiigaji cha kasoro za kijiometri: Hutumia moduli za mstari za mlalo na moduli za mtikisiko wa wima kuunda kasoro za jiometri ya reli zenye urefu wa mawimbi na amplitude tofauti.

Hivyo, thamani ya jiometri ya reli inayopatikana na mfumo wa kipimo hulinganishwa na thamani ya marejeo inayotolewa na benchi la kalibresheni.

Modeli ya kipimo ya hitilafu ya kiashirio cha gauge:

\[ \Delta c = Z_{cg}-Z_g \]

ni kama hapo juu. Hapa \(Z_{cg}\) ni thamani inayopimwa na mfumo wa ukaguzi wa jiometri ya reli, huku \(Z_g\) ikiwa thamani ya marejeo ya benchi la kalibresheni.

Mbinu ya GUM ilitumika vipi?

Utafiti unashughulikia tathmini ya kutokuwa na uhakika kwa hatua nne za jumla ndani ya mfumo wa Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM):

1. kuunda modeli ya kipimo,
2. kukadiria kwa kiasi vipengele vya kutokuwa na uhakika,
3. kuunganisha vipengele,
4. kukokotoa kutokuwa na uhakika uliopanuliwa.

Vipengele vinavyotokana na data za vipimo vinavyorudiwa na vipengele vinavyotokana na cheti cha kalibresheni, masafa ya hitilafu yanayojulikana na masafa ya athari za majaribio huunganishwa katika bajeti moja ya jumla ya kutokuwa na uhakika.

Mbinu ya kawaida ya Bessel

Kwa vipimo \(n\) huru kwenye sehemu ileile ya reli iliyo thabiti, wastani wa kihesabu ni:

\[ \bar{x}=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}x_i \]

na mkengeuko wa kawaida wa majaribio ni:

\[ s(x)= \sqrt{ \frac{1}{n-1} \sum_{i=1}^{n} (x_i-\bar{x})^2 } \]

na hukokotolewa hivyo.

Katika mbinu hii, kwa kuwa umbali wa kipimo kilicho pembeni kutoka kwenye wastani huingia katika hesabu kwa mraba, thamani chache za nje zinaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa mkengeuko wa kawaida.

Takwimu imara zinazotegemea MAD

Katika mbinu inayopendekezwa na utafiti, kwanza mediani ya mfululizo wa data:

\[ x_e=\operatorname{median}(x_i) \]

kisha mediani ya mikengeuko kamili kutoka mediani:

\[ MAD= \operatorname{median}(|x_i-x_e|) \]

hukokotolewa.

Kwa data yenye usambazaji wa kawaida, chanzo kinatoa:

\[ s_{robust}=1.4826\times MAD \]

kama usawa.

Maelezo ya mgawo ndani ya chanzo: Katika mlinganyo mgawo ni 1,4826, ilhali katika sentensi ya maelezo umeandikwa 1,4286. Hata hivyo, kwa kuwa jaribio la Shapiro–Wilk katika utafiti lilikataa dhana ya usambazaji wa kawaida, mgawo huu wa marekebisho haukutumika katika hesabu ya mwisho.

Kwa kuwa data hazikusambazwa kawaida, nini kilifanywa?

Katika jaribio la Shapiro–Wilk lililotumika kwa hitilafu 20 za kiashirio cha gauge:

W = 0,82 na p < 0,05

vilipatikana. Watafiti walikataa dhana ya kawaida katika kiwango cha α = 0,05 na wakatumia moja kwa moja:

\[ s_{robust}=MAD \]

.

Vipimo 20 vinavyorudiwa

Data nyingi zimekusanyika karibu na 0,14–0,20 mm, huku thamani za 0,10 mm na 0,08 mm zikionekana kama thamani za nje kwenye box plot.

Tofauti kati ya Bessel na MAD

Mbinu ya Bessel ilitoa kutokuwa na uhakika wa urudiwaji mara mbili ya MAD. Watafiti wanaeleza tofauti hii kwa kuwa vipimo vya nje vya 0,10 na 0,08 mm huongeza kipengele cha mkengeuko wa mraba katika fomula ya Bessel.

Ulinganisho wa Bootstrap

Ulinganisho mmoja wa 0,030–0,015 mm haukuonekana kuwa wa kutosha kuonyesha ni mbinu ipi iliyo thabiti zaidi, hivyo Bootstrap isiyo ya parametric ilitumika.

Katika kila mzunguko wa Bootstrap, thamani 20 zilichaguliwa tena kwa urejeshaji kutoka thamani 20 za asili, na mkengeuko wa kawaida wa Bessel pamoja na MAD zikakokotolewa. Mchakato:

B = mara 10.000

ulirudiwa.

Kosa la kawaida la MAD ni dogo kwa kiasi kikubwa kuliko la mbinu ya Bessel na muda wake wa kujiamini ni mwembamba zaidi. Waandishi wa chanzo pia wanatafsiri kutokuingiliana kwa vipindi viwili vya kujiamini kuwa tofauti kati ya mbinu hizo ni ya maana kitakwimu.

Kikomo cha tafsiri: Chanzo hakitoi usambazaji tofauti wa Bootstrap ulioundwa mahsusi kwa tofauti kati ya vikadiriaji viwili wala matokeo ya jaribio tofauti la nadharia; tafsiri ya ubora wa kitakwimu inategemea tabia ya vipindi vya kujiamini vilivyoripotiwa kando.

Kwa nini mfumo uliigwa kama “black box”?

Mfumo wa ukaguzi wa jiometri ya reli ni mfumo changamano unaojumuisha sensa za optiki, IMU, algoriti na vipengele vya uchakataji wa data za wakati halisi. Badala ya kuiga uenezaji wa hitilafu wa kila kipengele cha ndani kando, utafiti ulitathmini mfumo mzima kama mfumo wa kipimo wa black-box.

Hali za ingizo zilibadilishwa kwa udhibiti, kiasi cha mabadiliko ya hitilafu ya kiashirio katika matokeo ya mfumo kikapimwa, na mabadiliko hayo yakabadilishwa kuwa vipengele vya kutokuwa na uhakika.

Vyanzo vinane vya kutokuwa na uhakika

Kipengele cha usahihi wa kipimo wa mfumo \(u_1\)

Hitilafu ya kiashirio kutoka kalibresheni:

\[ \Delta E=0.325\;mm \]

na kutokuwa na uhakika wa kalibresheni:

\[ u_E=0.11\;mm \]

zimetolewa.

Fomula ya utafiti:

\[ u_1= \sqrt{ \left(\frac{\Delta E}{\sqrt3}\right)^2+u_E^2 } \]

hutoa:

\(u_1=0,217\) mm

kama matokeo.

Mtikisiko wa mwili wa gari \(u_3\)

Watafiti walichunguza mabadiliko ya wastani wa hitilafu za kiashirio katika amplitude tofauti za mtikisiko na, kwa kutumia masafa ya juu zaidi:

\(u_3=0,0393\) mm

wakakokotoa.

Maelezo ya data ndani ya chanzo: Maandishi ya mbinu yanaonyesha vigawo vya amplitude ya mtikisiko kuwa 1, 1,5, 2, 2,5 na 3, ilhali safu za Jedwali 5 husika zinaonyesha thamani za 2,5; 5; 7,5; 10 na 15. Haiwezekani kubaini kwa uhakika kutoka chanzo ni kipimo kipi kilicho sahihi. Matokeo yaliyochapishwa ya \(R_{max}=0,0915\) mm na \(u_3=0,0393\) mm yanawasilishwa bila kubadilisha kutolingana huku.

Marudio ya uchukuaji sampuli \(u_4\)

Wastani wa hitilafu za kiashirio ulilinganishwa katika hali za 0,5; 1; 1,5; 2 na 2,5 Hz. Masafa yalipatikana kuwa 0,0728 mm na:

\(u_4=0,0312\) mm

ikapatikana.

Mkao wa anga \(u_5\)

Mabadiliko ya pembe ya ±0,5° yalitumika kwenye mihimili ya RX, RY na RZ. Matokeo ya vipimo:

Masafa yalikuwa 0,4044 mm na:

\(u_5=0,1736\) mm

ikakokotolewa. Huu ni mchango wa pili kwa ukubwa katika kutokuwa na uhakika katika modeli yote.

Kasi tofauti \(u_6\)

Mfumo ulijaribiwa katika hali zinazolingana na 25, 50, 120, 200, 300 na 350 km/h. Katika kila kasi, wastani wa hitilafu 1000 mfululizo za kiashirio ulitumika.

Kwa kuwa masafa yalikuwa 0,013 mm:

\(u_6=0,005\) mm

ikapatikana. Huu ndio mchango mdogo zaidi kati ya vyanzo vya kutokuwa na uhakika vilivyochunguzwa.

Mwelekeo wa kipimo kwenda mbele na kurudi nyuma \(u_7\)

Sehemu ileile ya reli ilipopimwa katika mwelekeo wa mbele na wa nyuma, tofauti ya juu zaidi ya hitilafu ya kiashirio ilikuwa:

0,190 mm

.

Kwa upande mwingine, kutokuwa na uhakika wa kawaida kulikokokotolewa kuwa:

\(u_7=0,1681\) mm

na kwa kuchangia takriban %26,1 ya kutokuwa na uhakika kwa jumla, ni mojawapo ya vyanzo muhimu zaidi vya mazingira/uendeshaji pamoja na mkao wa anga.

Halijoto \(u_8\)

Utafiti ulitumia tofauti ya halijoto ya mwisho ya ±20 °C, upana wa kichwa cha reli wa 70 mm na:

\[ \alpha=12\times10^{-6}/^\circ C \]

kama mgawo wa upanuzi wa mstari.

Mabadiliko ya vipimo katika reli moja:

\[ \Delta L=0.0168\;mm \]

na athari ya reli mbili kwenye kipimo cha gauge inapozingatiwa:

\(u_8=0,0137\) mm

ilikokotolewa.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Matokeo ya mwisho ya bajeti ya kutokuwa na uhakika

Vipengele vinane vya kawaida vya kutokuwa na uhakika vilivyodhaniwa kuwa huru:

\[ u_c= \sqrt{ u_1^2+ u_2^2+ u_3^2+ u_4^2+ u_5^2+ u_6^2+ u_7^2+ u_8^2 } \]

viliunganishwa.

Kutokuwa na uhakika wa kawaida uliounganishwa uliopatikana kutokana na jumla ya miraba:

\(u_c\approx0,33\) mm

uliripotiwa.

Kwa nini Monte Carlo ilitumika pia?

Katika kukokotoa kutokuwa na uhakika uliopanuliwa, badala ya kutumia moja kwa moja \(k=2\) ya kudhaniwa, mbinu ya Monte Carlo ilitumika kubaini kipengele kinachofaa cha kufunika kulingana na tabia ya usambazaji wa matokeo.

Katika hesabu ya Monte Carlo:

• kutokuwa na uhakika wa kawaida uliounganishwa: \(u_{c1}=0,3291\) mm,
• kutokuwa na uhakika uliopanuliwa wa %95: \(U_{95}=0,6348\) mm

vilipatikana.

Kwa hiyo:

\[ k= \frac{U_{95}}{u_{c1}} = 1.93 \]

na kutokuwa na uhakika wa mwisho uliopanuliwa baada ya kuzungushwa:

\[ \boxed{U=0.64\;mm} \]

uliripotiwa.

Ni vyanzo gani vinapaswa kupewa kipaumbele?

Bajeti ya kutokuwa na uhakika inaonyesha kwamba vipengele vya usahihi wa kipimo wa mfumo wenyewe \(u_1\), mkao wa anga \(u_5\) na mwelekeo wa kipimo \(u_7\) vinachangia takriban %97 ya mchango wa jumla.

Kwa hiyo, uboreshaji katika wigo wa utafiti ukilenga tu kuongeza urudiwaji, athari yake kwa kutokuwa na uhakika kwa jumla itakuwa ndogo. Faida kubwa zaidi inayoweza kupatikana inatarajiwa kutokana na kuboresha usahihi wa kalibresheni, fidia ya mkao wa anga na utegemezi wa mwelekeo.

Je, MAD ilifuta kweli thamani za nje?

Hapana. Sifa muhimu ya mbinu imara ni kwamba haikuondoa thamani za 0,10 na 0,08 mm kutoka kwenye seti ya data. Vipimo hivi vilibaki ndani ya data, lakini kwa sababu ya muundo wa kikadiria kipimo kinachotumia mediani na mkengeuko kamili, athari zake zilikuwa ndogo kuliko katika mkengeuko wa kawaida wa kawaida.

Tofauti hii ni muhimu: mbinu si njia ya “kusafisha data zisizotakiwa”, bali ni mbinu ya makadirio ya kitakwimu yenye unyeti mdogo kwa uchunguzi wa nje.

Upande wa dinamiki wa utafiti

Waandishi wa chanzo wanafafanua mchango muhimu wa mbinu kuwa ni kukadiria kwa kiasi vipengele vya kutokuwa na uhakika kwa kuiga kwa pamoja mienendo ya mwili wa gari–bogie–reli kwenye benchi la maabara, bila kufanya marudio ghali na changamano kwenye reli halisi.

Inapendekezwa kwamba vipengele hivi vinaweza kutumika kama taarifa za ingizo za Type B katika tathmini za baadaye za shambani. Hii ni mbinu ya metrolojia inayoweza kupunguza hitaji la kurudia kutoka mwanzo majaribio yote ya athari za mazingira katika kila tathmini ya shambani.

Matokeo ya 0,64 mm yanamaanisha nini?

Chanzo kinasema kwamba matokeo ya U = 0,64 mm yanakidhi sharti la theluthi moja ya hitilafu ya juu inayoruhusiwa kwa ukaguzi wa gauge. Tafsiri hii inahusu mfumo wa tathmini ya metrolojia uliotumika katika utafiti.

Thamani hiyo haimaanishi kwamba mfumo wa kipimo hupima gauge halisi kwa hitilafu kamili ya ±0,64 mm. Kutokuwa na uhakika uliopanuliwa ni muda wa matokeo ya kipimo unaoelezwa kwa pamoja na vyanzo vya kutokuwa na uhakika katika modeli ya utafiti pamoja na kiwango kilichochaguliwa cha kufunika cha %95.

Tofauti ya 0,64–0,66 mm ndani ya chanzo

Muhtasari wa utafiti, hesabu ya Monte Carlo katika Sehemu 5.9 na sentensi kuu ya sehemu ya hitimisho zinatoa kutokuwa na uhakika uliopanuliwa wa 0,64 mm. Kwa kuwa thamani ya Monte Carlo iliyoripotiwa ni 0,6348 mm, kuzungusha huku pia kunalingana kihesabu na 0,64 mm.

Hata hivyo, katika aya ya baadaye ya matumizi katika sehemu ya hitimisho kuna kauli “obtained expanded uncertainty of 0.66 mm”. Hakuna hesabu tofauti iliyotolewa katika sehemu hiyo inayofikisha kwenye thamani hii mpya. Kwa hiyo, maandishi ya Verianla yanatumia 0,64 mm kama matokeo makuu ya hesabu, huku kauli ya 0,66 mm ikiwekwa kumbukumbu kama kutolingana ndani ya chanzo.

Nguvu za utafiti

• Kutumia jukwaa la maabara la dinamiki linaloiga mienendo ya mwili wa gari–bogie–reli badala ya kalibresheni tuli.
• Kutumia takwimu imara zinazotegemea MAD bila kufuta thamani za nje.
• Kukagua dhana ya usambazaji wa kawaida katika data 20 zinazojirudia kwa jaribio la Shapiro–Wilk.
• Kulinganisha mbinu za Bessel na MAD kwa Bootstrap ya marudio 10.000.
• Kuchunguza vyanzo vinane tofauti vya kutokuwa na uhakika badala ya kipengele kimoja tu cha urudiwaji.
• Kutathmini mwelekeo wa kipimo kwenda mbele–kurudi nyuma kama athari tofauti ya kimfumo.
• Kukokotoa kipengele cha kufunika kwa mbinu ya Monte Carlo baada ya kutokuwa na uhakika uliounganishwa.
• Kuonyesha kwa kiasi ni vipengele gani vinavyotawala bajeti ya kutokuwa na uhakika.

Mapungufu makuu ya utafiti

Ni uigaji wa maabara: Ingawa mfumo unatumia data za uendeshaji halisi, majaribio makuu yalifanywa kwenye benchi la kalibresheni lililodhibitiwa. Haijaonyeshwa kwamba linawakilisha moja kwa moja athari zote za mazingira na dinamiki za gari kwenye reli halisi.

Sampuli ya urudiwaji ni ndogo: Ulinganisho wa takwimu imara unategemea vipimo 20.

Kipimo cha MAD kimetumika kwa namna maalumu ya utafiti: Kwa kuwa usambazaji wa kawaida ulikataliwa, kikadiria kipimo cha MAD kilikubaliwa moja kwa moja badala ya mgawo wa kawaida wa ubadilishaji wa normal. Kwa hiyo, thamani ya 0,015 mm inategemea chaguo hili la kimbinu.

Uhuru wa vipengele umedhaniwa: Jumla ya mwisho ya miraba inategemea dhana kwamba vipengele vinane vya kutokuwa na uhakika ni huru kutoka kwa kila kimoja. Chanzo hakitoi uchambuzi tofauti wa kiasi kuhusu covariance kati ya vipengele hivi.

Baadhi ya thamani ndani ya chanzo hazilingani: Viwango vya amplitude ya mtikisiko vinatofautiana kati ya maandishi na jedwali; kuna tofauti ya uandishi ya 1,4826/1,4286 katika mgawo wa MAD, na katika sehemu ya hitimisho kuna thamani tofauti za 0,64/0,66 mm kwa U.

Ujumlishaji wa shambani ni mdogo: Vipengele vya Type B vilivyokokotolewa katika utafiti vinapaswa kuthibitishwa upya kabla ya kuhamishwa moja kwa moja kwenda usanifu mwingine wa sensa au mifumo tofauti ya kalibresheni.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

Utafiti wa chanzo unaunga mkono kwamba, katika hali za mfumo wa ukaguzi wa jiometri ya reli na jukwaa la maabara la dinamiki lililotumika, tathmini imara ya urudiwaji inayotegemea MAD ilitoa matokeo yenye unyeti mdogo kwa thamani za nje kuliko mkengeuko wa kawaida wa Bessel, na kwamba modeli ya kutokuwa na uhakika yenye vipengele vinane ilizalisha takriban 0,64 mm ya kutokuwa na uhakika uliopanuliwa kwa kipimo cha gauge.

Aidha, bajeti ya kutokuwa na uhakika inaonyesha kwamba kipengele cha usahihi wa mfumo, mkao wa anga na mwelekeo wa kipimo ndiyo vyanzo vinavyotawala kutokuwa na uhakika wa jumla wa kipimo.

Matokeo ambayo utafiti hauungi mkono

Utafiti hauonyeshi kwamba mbinu ya MAD itakuwa bora kuliko mbinu ya Bessel katika treni zote za kupima reli na katika hali zote, wala kwamba kutokuwa na uhakika wa gauge katika mifumo yote ni 0,64 mm.

Pia, mbinu haijalinganishwa na uthibitishaji wa muda mrefu wa shambani wa vituo vingi kwenye reli halisi. Kwa hiyo, usahihi wa vipengele vya Type B vilivyokadiriwa kwa kiasi kwenye benchi la kalibresheni la maabara unapaswa kutathminiwa kando katika mifumo mingine kwa matumizi ya shambani.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Jina kamili la asili la utafiti: Uncertainty Analysis and Evaluation of Gauge Measurement in Track Geometry Inspection Systems

Waandishi na mpangilio: Xianlei Yang; Ning Chen; Yinghui Wang; Kexin Wang; Donghao Xie; Yinbao Cheng; Yingqi Tang.

Mchango sawa/waandishi wenza wa kwanza: Chanzo hakijaonyesha tamko la uandishi wa kwanza kwa usawa au mchango sawa.

Mwandishi wa mawasiliano: Ning Chen.

Taasisi: College of Metrology Measurement and Instrument, China Jiliang University, Hangzhou, China; Key Laboratory of Digital Precision Measurement Technology of Zhejiang Province, Zhejiang Institute of Quality Science, Hangzhou, China; Wenzhou Institute of Metrology, Wenzhou, China; School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing, China.

Jarida: Machines.

Mchapishaji: MDPI, Basel, Switzerland.

Juzuu / toleo / makala: Machines 2026, Juzuu 14, Toleo 6, Makala 617.

DOI: 10.3390/machines14060617

Kupokelewa / marekebisho / kukubaliwa / kuchapishwa: 21 Aprili 2026 / 18 Mei 2026 / 25 Mei 2026 / 29 Mei 2026.

Aina ya chanzo na mapitio: Makala ya utafiti iliyopitiwa na wataalamu; utafiti wa kipimo wa majaribio unaounganisha kalibresheni ya dinamiki ya maabara, uchambuzi wa kutokuwa na uhakika wa metrolojia, takwimu imara, Bootstrap na mbinu za Monte Carlo.

Kiungo rasmi cha chapisho:Ukurasa rasmi wa makala wa MDPI

Kiungo cha DOI:https://doi.org/10.3390/machines14060617

Leseni: Creative Commons Attribution (CC BY).

Ufadhili: Fund Project of Science and Technology Plan Project of Zhejiang Administration for Market Regulation, namba ya mradi ZD2025008.

Upatikanaji wa data: Imeelezwa kwamba data zinaweza kupatikana kutoka kwa waandishi kwa ombi.

Mgongano wa maslahi: Waandishi wametangaza kwamba hakuna mgongano wa maslahi.

Michango ya waandishi: Uundaji wa dhana Xianlei Yang na Ning Chen; mbinu Kexin Wang na Yinbao Cheng; programu Yingqi Tang na Donghao Xie; uthibitishaji Yinghui Wang na Ning Chen; uchambuzi rasmi Xianlei Yang na Yinghui Wang; uchunguzi Yinbao Cheng na Ning Chen; rasilimali Yinbao Cheng na Ning Chen; uratibu wa data Xianlei Yang; rasimu ya kwanza Xianlei Yang; mapitio na uhariri Yinghui Wang, Yinbao Cheng na Ning Chen; uonyeshaji Xianlei Yang; usimamizi Yinbao Cheng na Ning Chen; usimamizi wa mradi Ning Chen; upatikanaji wa ufadhili Yinbao Cheng na Ning Chen.

Upeo wa maudhui ya kisayansi: Ufafanuzi wa gauge, benchi la majaribio, milinganyo ya kipimo, data 20 zinazojirudia, hesabu za Bessel na MAD, matokeo ya Shapiro–Wilk, matokeo ya Bootstrap, vipengele vinane vya kutokuwa na uhakika na hesabu ya kutokuwa na uhakika uliopanuliwa ya Monte Carlo katika maelezo haya ya Verianla vinategemea tu utafiti uliochunguzwa. Chanzo cha nje kilitumika tu kuthibitisha utambulisho wa bibliografia wa chapisho.

Maelezo ya mgawo wa MAD ndani ya chanzo: Katika Mlinganyo (6), mgawo wa marekebisho ya usambazaji wa kawaida umeandikwa 1,4826, ilhali katika sentensi ya maelezo umeandikwa 1,4286. Kwa kuwa jaribio la kawaida la utafiti wenyewe lilitoa p < 0,05, mgawo haukutumika katika hesabu ya mwisho na MAD ilitumika moja kwa moja.

Maelezo ya jaribio la mtikisiko ndani ya chanzo: Maandishi yanaeleza vizidishi vya amplitude ya mtikisiko kuwa 1, 1,5, 2, 2,5 na 3, ilhali Jedwali 5 husika linatoa thamani 2,5; 5; 7,5; 10 na 15. Chanzo hakielezi tofauti hii; matokeo hayajabadilishwa kimya kimya kuwa mfululizo mmoja.

Maelezo ya kutokuwa na uhakika uliopanuliwa ndani ya chanzo: Muhtasari, hesabu ya Monte Carlo na matokeo makuu yanatoa U = 0,64 mm. Thamani ya Monte Carlo ni U95 = 0,6348 mm. Hata hivyo, sentensi ya baadaye ya matumizi katika sehemu ya hitimisho inaandika 0,66 mm. Kwa kuwa hakuna hesabu tofauti ya 0,66 mm iliyotolewa, 0,64 mm imehifadhiwa kama matokeo makuu ya kisayansi.

Kikomo kikuu cha kimbinu: Tathmini ilifanywa kwenye benchi la kalibresheni la maabara na vipengele vinane vya kutokuwa na uhakika vilidhaniwa kuwa huru. Chanzo hakijathibitisha kuhamisha moja kwa moja matokeo kwenda usanifu mwingine wa TGDS au hali halisi za shambani.