中车青岛四方机车车辆股份有限公司（简称“中车四方股份公司”）是中国中车股份有限公司的核心企业，中国高速列车产业化基地，国内地铁、轻轨车辆制造厂家和国家轨道交通装备产品重要出口基地。目前，公司已形成了不同速度等级、适应不同运营需求的高速动车组和城际动车组系列化产品。公司自主研制的CRH380A型高速动车组创造了486.1公里/小时世界铁路运营试验最高速。研制的“复兴号”动车组（CR400AF）实现时速350公里运营，标志着我国成为世界上高铁商业运营速度最高的国家。

　　一、背景情况

　　国家高速列车系统集成国家工程实验室中用于车体撞击试验的试验台，车体强度试验台、整车振动模拟试验台等，其主要功能是按照标准对轨道车辆结构、吸能元件和部件进行碰撞试验。能实现车与车撞击、车与刚性墙撞击、零部件与车撞击、零部件与刚性墙撞击等功能。通过测试撞击力、速度、加速度、变形量、吸能量、应力应变等数据，对车辆的吸能特性、吸能结构的有序变形模式、司机室空间的完整性、车体强度、结构的完整性、车辆间的防爬功能等进行评价。而所有这些原始数据很大程度上依赖于传感器的采集，而其中又以位移传感器居多。因此，位移传感器的量值准确与否直接关系着数据采集的准确度，进而影响整个试验流程的可靠度，对车体结构强度的验证、车体撞击试验的工艺分析及车体安全生产起着至关重要的作用。　　对于各类线位移传感器的校准，当时国内尚无专检测量设备。为线位移传感器提供的长度位移输入是使用激光干涉仪配检测台人工输入，再由数字多用表读取传感器输出的电信号——电压值。依据线位移传感器校准规范校准方法要求，整个过程需测量60多组数据，然后再对这些读出并记录下来的数据进行计算、拟合，过程烦琐，工作量大，人为因素影响大，而且这个过程需要两人配合完成，效率低下。而送外校准，校准周期长，无法满足公司生产节拍。另外钢卷尺、钢直尺等线纹量具在公司的使用非常广泛，周检量大。鉴于以上情况，为实现各类线位移传感器的量值溯源和提高校准效率，提出研制一台高精度自动定位的单坐标测量机。

　　二、技术措施

　　根据前期的探索、研究，考察了相关领域，经过分析和咨询，最终选择了和科研方联合开发的技术攻关模式来完成。统计了公司近几年所使用的各类线位移传感器的型号规格和准确度要求，确定测量机定位精度为（0.8+L/500）μm，测量范围为（0～4000）mm。测量机采用德国先进的三坐标测量机理念，对高精度自动化定位及数据采集做了大量优化，配合专用软件和专用装夹工装最终制定出技术方案。

　　图1 使用单坐标测量机校准线位移传感器

　　测量机以贴在花岗岩基座上的金属光栅尺作为长度基准，以精密气浮导轨作为导向和定位基础，以气浮移动台作为运动单元，采用德国Leitz高精度坐标测量仪轴向坐标位移的精确定位原理及误差补偿技术，为测量机提供长度位移标准；气浮移动台的驱动装置采用精密直流伺服电机和机械摩擦驱动，采用高比例减速柔性中置驱动，减小了移动台在运行中的偏摆。在固定小平台和气浮移动台上配置固定夹具，实现各类线位移传感器的装夹和调整，配置高精度数字表、CCD瞄准部件等装置实现数据采集。通过专用的控制测量软件实现单维长度的自动精确定位、校准数据手动和自动模式采集，由数据处理软件对采集的数据进行计算处理，实现自动生成原始记录。

　　图2 使用单坐标测量机校准钢直尺

　　三、具体成效

　　测量机能够完成各类线位移传感器和线纹类量具的校准，具有一机多用、方便快捷的显着特点，实现了实用性与高效性的结合。经实验测算，线位移传感器的校准效率提高了70%以上，线纹类量具的校准效率提高20%左右。通过此项目的研究，解决了公司在用各类线位移传感器的量值溯源问题，极大地提高了检测准确度和工作效率，降低了时间成本。为公司产品研发、设计、制造、检测、使用、维修等提供了坚实的技术基础。

　　四、感受体会

　　随着高速列车技术向“绿色、智能、安全”的趋势发展及国家高速列车产业计量测试中心的筹建，单机式、离线式计量器具已不能满足高速列车技术发展和产品质量控制的要求。多功能、多参数、在线检测等计量检测设备，综合、系统、平台等集合式计量装置以及具有接收、控制、处理、分析、计算等系统功能的测量设备将随之出现，测量也将由集中测量向异地分散测量、虚拟测量、智能测量转化，测量也将涉及高速列车生命周期的全过程。因此，计量应以需求牵引为导向、以计量测试技术和计量科技创新为手段，创新计量服务模式，以服务于高速列车的研发、设计、制造、检测、使用、维修等全产业链、全溯源链、全生命过程中，以实现促进、引领和创新产业发展的战略目标。