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对车轮测量精度和速度的要求是随着列车速度的增加而提高的。尽管目前的列车车轮自动检测装置可实现动态检测,但其条件是车轮必须经过特定的区域。显然,对于不便拆卸与人工移动的铁道车轮,其测量工具主要还是便携式仪器。鉴于激光三角传感器受踏面形貌、颜色及环境影响大,且价格昂贵,所以接触式扫描测量方法仍然具有最高的性价比。为此,论文就提高五连杆车轮外形测量仪准确度的相关问题,进行了全面的研究。首先,通过对测量仪的组成、工作原理及测量程序(流程)的系统分析,建立了测量的数学模型。针对测量的全过程,分析了测量系统的误差源,采用全微分理论建立了测量误差解析模型,同时建立了全参数的MATLAB精确数值模型,利用此数值模型分析了单因素误差,多因素误差交互作用对测量结果的影响。结果表明;①各因素在所涉及的范围内完全可认为是线性独立的,这为不确定度的评定提供了依据;②两编码器的量化误差为主要的误差源,从而为仪器的标定和数据处理指明了方向。为实现量值溯源,研究了由易到难,由粗到精,分层次,软件数值仿真与硬件测试相结合的标定/检定方法;设计了相应的标定/检定装置,研究了检定装置的检定方法。多台仪器标定实验验证了该标定方法的可行性和可靠性。标定后的仪器对JM3样板的形状测量误差小于±0.02mm。最后,按《JJF1059—1999测量不确定度的评定与表示》及《JJF 1130-2005几何量测量设备校准中的不确定度评定指南》分析了仪器的测量不确定度,取置信概率P=0.99,包含因子k=2.58,形状参数的扩展不确定度小于±0.03mm,直径的不确定度随被测车轮直径增加而变大,但适当增加仪器尺寸后,可使测量不确定度保证在0.1mm以内。对车轮外形测量仪准确度研究的结果表明;可通过适当的尺寸、位置参数的标定,误差补偿和正确的操作来保证仪器的测量准确度。该类型车轮外形测量仪的测量准确度能够满足高速动车的要求,该项研究具有重要的应用价值。