铁路罐车容积检定规程

1本规程适用于装运液体产品的铁路罐车(不包含液化气体、粉状货物铁路罐车)的GB/T4549.1—2004铁道车辆词汇第1部分：基本词汇GB/T4549.5—2004铁道车辆词汇第5部分：车体凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。1部分：基本词汇》、GB/T4549.5—2004《铁道车辆词汇第5部分：车体》中界定使用三维激光扫描仪扫描测量铁路罐车罐体内壁得到点云，经计算求其容积的3.7准装高度范围permissibleload2铁路罐车既是工作计量器具，也是铁路运输工具。经检定合格后，铁路罐车可用于所装运液体货物的贸易结算。铁路罐车一般由罐体、底架、转向架、制动装置及车钩缓冲装置等组成。罐体由封头、筒体及人孔等组成，封头为椭圆形或碟形结构，筒体为圆柱形、锥形或者锥筒形结构(即圆柱形与锥形的组合结构)。铁路罐车主要车型参数见附录A。5计量性能要求5.2特征几何参数特征几何参数技术要求见表1。项目名称筒体壁厚5.3容积给出铁路罐车容积的实际值。在标记容积的83%以上，铁路罐车容积测量结果的扩展不确定度应满足以下要求：三维激光扫描法：U,≤3×10-3(k=2);容量比较法：U,≤2×10-3(k=2)。对于新型样车，首次检定容积还应满足公式(1)的要求。Vmin——根据设计尺寸公差计算得出的最小罐体容积，L;Vmx——根据设计尺寸公差计算得出的最大罐体容积，L。5.4准装高度范围铁路罐车允许充装量(重量和体积)应符合TG/HY105《铁路危险货物运输管理暂行规定》的要求。准装高度范围根据标记容积、标记载重和所装液体产品的参考密度计算得到。36通用技术要求6.1外观铁路罐车应外观完好，标志清晰；梯子、走板及护栏应完整、无锈蚀，安装牢固可靠；罐体应无可见的裂纹、异常变形或腐蚀。铁路罐车有1个以上人孔时，应标明计量口。铁路罐车护栏应有足够的高度，操作平台应有足够的操作空间。罐体、底架和制动装置的附件、焊缝等应不影响相关参数的测量。7计量器具控制计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中检查。7.1总则新造铁路罐车的检定按首次检定进行，达到检定周期或罐体经过大修、改造的按后续检定进行。7.2检定条件7.2.1铁路罐车应在平直轨道上检定。7.2.2铁路罐车罐内应无积液；非新造铁路罐车进入罐内作业前，必须确认洗罐合格。7.2.3采用几何测量法在室外检定时，应在风速不大于5.4m/s、无雪和无雨的天气7.2.4采用容量比较法检定时，实验室环境温度为(20±10)℃,与水温之差不大于7.2.5采用三维激光扫描法检定时，应在无冷凝、无明显震动和晃动、罐内无阳光直射的环境中进行；测量过程中，铁路罐车停放轨道与相邻轨道应无车辆运行。检定非新造铁路罐车时，应确认其测爆、明火检测合格。7.2.6准备检定记录表，格式参照附录B。7.3检定设备检定设备见表2。设备名称测量范围备注修正使用，修正值的不确定度L:示值；L₀:测量下限；L一L₀:取最接近的较大的整米数4表2(续)设备名称测量范围修正使用，修正值的不确定度U≤(被测长度小于1m时取1)1.2mm≤H<10mm时，士0.1mm;10mm≤H≤30mm时，士(0.1mm+10-2H。H:示值，H₀:标准厚度块的标称值MPE:士1mmMPE:士0.2℃ 高位水箱有效容积≥18m³,液位最低点高于标准金属量器进水口蓄水池有效容积≥120m³容积示值MPE:±0.24%57.4检定项目检定项目见表3。检定项目首次检定后续检定十十十结构十 内总高十十十容积十十准装高度范围十十注：“十”表示应检定，“—”表示可不检定。7.5检定方法7.5.1外观和结构用测深钢卷尺测量计量口上的参照点和罐体底部的检尺点之间的距离。圆柱形、锥形和锥筒形罐车的参照点和检尺点位置分别如图1、图3和图4所示。测量两次，两次读数相差不超过1mm,记录读数。取2次读数修正后的平均值作为内总高H。对测量值进行温度修正时，按附录D.1进行。也可以用满足准确度要求的其他方法测量。7.5.3特征几何参数罐体内总长的检定方法见7.5.4.2a)条款1)(3);罐体内径的检定方法根据筒体形状见7.5.4.2a)条款1)(1)和(2)、2)(1)和(2)、3)(1)和(2);筒体壁厚和封头壁厚的检定方法见7.5.4.2b)条款1)(4)。7.5.4容积7.5.4.1概述铁路罐车容积检定通常采用几何测量法或三维激光扫描法，仲裁检定和新型样车检定采用容量比较法。7.5.4.2几何测量法a)罐内测量法1)圆柱形筒体(1)测量内竖直径a(L₁为筒体长)、(L₁为筒体长)、1L₁处确定4个测量截面I、Ⅱ、Ⅲ、IN,如图1所示。6在测量截面处将套管尺套管测头固定在测量截面的最低点，套管尺刻度管测头沿测量截面圆周方向移动至最大数值处，再沿筒体轴线方向移动至最小数值时读数，并4个读数修正后的平均值为内竖直径a。(2)测量内横直径b测量截面见图1。在测量截面处将套管尺套管测头固定在筒体横截面约半径等高的罐壁上，套管尺刻度管测头沿测量截面圆周方向移动，直至最大读数处，再沿筒体轴线方向移动至最小读数处，读取并记录。4个读数修正后的平均值为内横直径b。(3)测量内总长L。在封头与筒体的环焊缝上选择相对两点为圆心，以超过封头半径的长度为半径画圆弧相交得到两点并连线，再选择另外相对两点以同样方法确定一条连线，两条连线的交点即为封头中心。用普通钢卷尺或测深钢卷尺测量两封头中心之间的距离。测量两次，两次读数相差不得超过2mm,记录读数。取2次读数修正后的平均值为内总长Ln。也可以用满足准确度要求的其他方法测量。(4)测量挠度△H在罐体内底部、两端封头与筒体焊缝中心向内200mm最低处放置相同高度的两个磁性垫块，在垫块上拉一绷直的细线。如图2所示。用钢直尺测量检尺点到细线的距离h.和磁性垫块高h,,用垫块高h,减h。即为挠72)锥形筒体(1)测量内竖直径a在罐体内距封头和筒体焊缝中心100mm处、距筒体中间焊缝中心350mm处确定4个测量截面I、Ⅱ、Ⅲ、IV,如图3所示。测量方法见7.5.4.2a)1)(1)。测量截面I、IV处两个读数修正后的平均值为端部内竖直径a₁,测量截面Ⅱ、Ⅲ处两个读数修正后的平均值为中部内竖直径az。(2)测量内横直径b测量截面见图3。在测量截面处将套管尺套管测头固定在筒体横截面约半径等高的罐壁上，套管尺刻度管测头沿测量截面圆周方向移动至最大数值处，记录读数。测量截面I、IV处两个读数修正后的平均值为端部内横直径b₁,测量截面Ⅱ、Ⅲ处两个读数修正后的平均值为中部内横直径b₂。(3)测量内总长Ln见7.5.4.2a)1)(3)。83)锥筒形筒体(1)测量内竖直径a在罐体内确定7个测量截面：在圆锥内距封头和筒体焊缝中心100mm处、距圆筒和圆锥焊缝中心100mm处确定4个测量截面I、Ⅱ、VI、VⅡ;在圆筒内距圆筒和圆锥焊缝中心200mm处、圆筒中心处确定3个测量截面Ⅲ、IV、V,如图4所示。1—计量口；2—参照点；3—检尺点在测量截面I、Ⅱ、VI、Ⅱ处，将套管尺套管测头固定在测量截面的最低点，套管尺刻度管测头沿测量截面圆周方向移动至最大数值处，记录读数。在测量截面Ⅲ、IN、V处，内竖直径测量方法见7.5.4.2a)1)(1)。测量截面I、VⅡ处两个读数修正后的平均值为圆锥端部内竖直径a₁,测量截面Ⅱ、VI处两个读数修正后的平均值为圆锥中部内竖直径az,测量截面Ⅲ、IV、V处三个读数修正后的平均值为圆筒内竖直径am。(2)测量内横直径b测量截面见图4。在测量截面I、Ⅱ、VI、VⅡ处，内横直径测量方法见7.5.4.2a)2)(2)。在测量截面Ⅲ、IV、V处，内横直径测量方法见7.5.4.2a)1)(2)。测量截面I、VⅡ处两个读数修正后的平均值为圆锥端部内横直径b₁,测量截面Ⅱ、VI处两个读数修正后的平均值为圆锥中部内横直径b₂,测量截面Ⅲ、IV、V处三个读数修正后的平均值为圆筒内横直径bm。(3)测量中部圆筒长Lm测量位置在罐体内圆筒两侧、距圆筒底部约高度处(a为圆筒内竖直径),如9用普通钢卷尺测量圆筒和圆锥两焊缝中心之间的距离，记录读数。2个读数修正后的平均值为中部圆筒长Lm。(4)测量内总长L。见7.5.4.2a)1)(3)。(5)测量圆筒挠度△H在罐内测量截面Ⅲ、V底部最低点放置相同高度的两个磁性垫块，在垫块上拉一绷直的细线。如图6所示。用钢直尺测量检尺点到细线的距离h.和垫块高hb,垫块高h,减h。即为挠度△H。1—计量口；2—参照点；3—磁性垫块；4—检尺点b)罐外测量法1)圆柱形筒体(1)测量外周长C在距封头和简体焊缝中4处确定2个测量截面I、Ⅱ,如图7所示。1在测量截面处，将普通钢卷尺环绕罐体抖动尺带数次，使尺带围成的圆周与筒体轴线垂直并与罐体外表面平贴后读数。在每个测量截面处测量两次，两次读数相差不得超过2mm,记录每个截面的较小2个读数修正后的平均值为外周长C。(2)测量外横直径B测量截面见图7。在测量截面处，在罐体两侧吊线锤，使线绳所在平面与筒体轴线垂直。当线锤稳定后，普通钢卷尺零位对准一侧线绳，另一侧，普通钢卷尺上下移动至最小值时读数并2个读数修正后的平均值为外横直径B。(3)测量外总长L封头中心确定方法见7.5.4.2a)1)(3)。通过两封头中心吊线锤，当线锤稳定后，将靠尺放在端梁上，使靠尺的侧面对准线锤的顶点并与罐体的轴线垂直，紧贴靠尺侧面在两边梁上表面划线。注意保持靠尺在两端定位时的方向和使用面相同。用普通钢卷尺测出两边梁同侧划线之间的距离，记录读数。2个读数修正后的平均值为外总长L。(4)测量壁厚s筒体上板厚测量位置在如图7所示的I、Ⅱ测量截面的罐体两侧，封头壁厚测量位置为封头中心。用超声波测厚仪测量筒体上板厚，每个测量截面的罐体两侧各测1点；测量封头壁厚，每个封头各测1点；记录示值。筒体处4个示值的平均值为筒体上板厚s₁,封头处2个示值的平均值为封头壁(5)测量挠度△H外部挠度测量位置如图8所示。在罐体外侧底部、两端封头与筒体焊缝中心向内200mm最低处的1位点、2位点及检尺点位置划线标识。将挠度测量辅助装置安装在1位点，将读数装置固定在略高于挠度测量辅助装置的位置，通过读数装置漏斗向挠度测量辅助装置内注水，直至挠度测量辅助装置溢流口溢流，停止注水，通过读数装置读取1位点读数n₁。将挠度测量辅助装置依次安装在检尺点、2位点并读取检尺点读数n.和2位点读数n₂。分别测量1位点与2位点间距d1₂、1位点与检尺点间距dle。按公式(2)计算△H。1—参照点；2—2位点；3—检尺点；4—1位点2)锥形筒体(1)测量外周长C在罐体外距封头和筒体焊缝中心100mm处、距筒体中间焊缝中心350mm处确定4个测量截面I、Ⅱ、Ⅲ、IV,如图3所示。测量方法见7.5.4.2b)1)(1)。测量截面I、IV处两个读数修正后的平均值为端部外周长C₁,测量截面Ⅱ、Ⅲ处两个读数修正后的平均值为中部外周长C₂。(2)测量外横直径B测量截面见图3。测量方法见7.5.4.2b)1)(2)。测量截面I、IV处两个读数修正后的平均值为端部外横直径B₁,测量截面Ⅱ、Ⅲ处两个读数修正后的平均值为中部外横直径B2。(3)测量外总长L见7.5.4.2b)1)(3)。(4)测量壁厚s筒体上板厚测量位置在如图3所示的测量截面I、IV的两侧，封头壁厚测量位置为封头中心。测量方法见7.5.4.2b)1)(4)。c)数据处理容积计算基本公式见公式(C.1)。封头采用设计尺寸计算其容积；如罐内有附件，1)标记检尺点2)设置仪器参数激活扫描仪自动水平补偿功能；设置扫描仪扫描参数，使扫描点数不少于1003)采用倒置或正置方式安装扫描仪架上；扫描仪架设位置一般应处于人孔下沿0.2m处。铁路罐车有两个以上人孔时，三脚架上；扫描仪架设高度一般不高于1m;调整三脚架位置，使检尺点标记处于扫描用数据处理软件得出检尺点竖坐标z₀,按附录C的C.2规定的方法计算容积。1)编制测量顺序控制表根据铁路罐车容积范围，选用标准金属量器规格，确定它们的注水顺序和注水次检定标记容积的83%以下部分时，选用较大规格标准金属量器或其组合；以上至标记容积的95%部分时，检定点数不少于10个，且能保证液位间隔大致均匀，根据设定检定点数选用相应规格的标准金属量器或其组合；检定标记容积的95%以上至罐体2)向高位水箱注水启动工控系统中高位水箱自动补水功能，在检定过程中始终保持水箱水量处于高位且基本恒定。3)系统初始化将高位水箱的水注入标准金属量器，充分润湿其内表面；打开放水阀，以最大排放量将标准金属量器内的水排空，充分湿润管道内表面。b)检定步骤通过工控系统控制阀组，采用自流方式将高位水箱的水注入选用的标准金属量器，利用液位开关控制水位到达标准金属量器固定容量刻线位置，测量水温；然后采用自流方式将标准金属量器内的水全部注入铁路罐车，液面稳定后，测量铁路罐车内液位、水温。工控系统按照测量顺序控制表，自动重复进行以上注水、测量液位、测量温度过程，直到注满铁路罐车。c)数据处理罐体内相应液位容积计算按附录C的C.3进行。检定点之间采用分段线性内插法。7.5.4.5容积检定结果在前述测量结果的基础上，用数据处理软件对测量数据进行处理，得到容积表或容积表号和罐体容积。铁路罐车主要车型与容积表号对照见附录A,特型铁路罐车容积表号和检定机构对照见附录E。7.5.5准装高度范围根据标记容积Vg、标记载重Pg和所装根据检定得到的容积表号或容积表，查出V₁V₃、Vg对应的高度h₁、h₂、h₃、hg。1)危险液体产品(1)若V₃≥V₂,准装高度范围为[h₁,h₂];(2)若V₁≤V₃<V₂,准装高度范围为[h₁,h₃];(3)若V₃<V₁,不适于装运该种危险液体产品。2)非危险液体产品(1)若Vg≥V₃,准装高度上限为h₃;(2)若Vg<V₃,准装高度上限为hg。7.6检定结果的处理经检定符合本规程要求的铁路罐车，发给检定证书。检定证书内页参考格式参见附录F。经检定不符合本规程要求的铁路罐车，发给检定结果通知书，并注明不合格项目。检定结果通知书内页参考格式参见附录G。7.7检定周期装运酸碱类液体产品的铁路罐车检定周期一般不超过48个月，装运其他液体产品铁路罐车检定周期一般不超过60个月。铁路罐车主要车型参数及对应容积表号一览表见表A.1。表A.1铁路罐车主要车型参数及对应容积表号一览表序号内径罐体内总长内半径内半径t号字头1863(酸)54(碱)34(酸)36(碱)28//标准椭圆34857(粘油)52(轻油)A58//标准椭圆68//标准椭圆P78//标准椭圆P88A98//标准椭圆P//标准椭圆管)、特型表(有内加热管)云序号内径罐体内内半径内半径t号字头8//标准椭圆8//标准椭圆R8//标准椭圆8//1:3椭圆//标准椭圆//标准椭圆8//椭圆//标准椭圆//标准椭圆8//标准椭圆88//标准椭圆与表A.1(续)序号车辆型号内径罐体内总长内半径内半径t号字头8//标准椭圆(人孔未偏置)//椭圆70(轻油)68(苯类)GQoA(人孔偏置)3.050~//椭圆8A//标准椭圆//标准椭圆2.800~8//标准椭圆67(食用油)65.7(苯胺)2.300~//标准椭圆(中部圆8//标准椭圆附录B检定记录表车号车型型号载重/t容积/m³则深钢卷尺编号温度计编号ab环境温度/℃:检定周期/月：罐体容积/L:与分表B.2锥形铁路罐车罐内测量法检定记录表车型型号载重/t容积/m³内竖直径内横直径内竖直径内横直径内总长/mm内总高/mm环境温度/℃:检定周期/月：准装高度范围/mm罐体容积/L,□合格□不合格记录：核验员：表B.3锥筒形铁路罐车罐内测量法检定记录表车型型号载重/t容积/m³外观和结构检查：内竖直径内横直径中部圆锥内竖直径中部圆锥内横直径中部圆筒内竖直径中部圆筒内横直径中部圆筒长内总长内总高环境温度/℃.准装高度范围/mm;罐体容积/L:□不合格记录：核验员，台车号车型型号载重/t容积/m³1位点读数n:2位点读数n₂:1位点、2位点间距d₂:1位点、检尺点间距di:环境温度/℃:风速/(m/s):检定周期/月：准装高度范围/mm:罐体容积/L:核验员；载重/t容积/m3测厚仪编号温度计编号环境温度/℃,风速/(m/s):检定周期/月：准装高度范围/mm:罐体容积/L:总表B.6铁路罐车三维激光扫描法检定记录表载重/t容积/m³外观和结构检查：扫描仪编号内总高/mm□倒置□正置环境温度/℃:准装高度范围/mm:容积表号，罐体容积/L:检定员：核验员：车型载重/t容积/m3介质外观和结构检查：一体化温度传感器编号L标准金属量器内水温t₁℃铁路罐车内水温t₂℃L内总高/mm环境温度/℃:检定周期/月：准装高度范围/mm:罐体容积/L:□合格□不合格检定员：核验员：铁路罐车容积计算公式C.1几何测量法罐体容积计算罐体容积按公式(C.1)计算。V₃——缺圆圈体体积，L。C.1.1筒体容积C.1.1.1圆柱形筒体圆柱形筒体结构示意图如图C.1所示。筒体容积按公式(C.2)计算。a——筒体内竖直径，mm;b——简体内横直径，mm;C.1.1.2锥形筒体锥形筒体结构示意图如图C.2所示。筒体容积按公式(C.3)计算。式中：a₁——筒体端部竖直径，mm;b₁——筒体端部横直径，mm;b₂——筒体中部横直径，mm;L,——筒体(单边)长度，mm。C.1.1.3锥筒形筒体锥筒形筒体结构中的圆柱形筒体容积按公式(C.2)计算，锥形筒体容积按公式C.1.2封头容积C.1.2.1碟形封头碟型封头由圆柱体FJKEF、回转体GIJFG、球缺体AIGA三个部分组成，如图a)圆柱体FJKEF容积圆柱体FJKEF容积按公式(C.4)计算。r₁——圆柱体内半径，mm;L₂——圆柱体长度，mm。b)球缺体AIGA容积球缺体AIGA容积按公式(C.5)计算。式中：r——球面圆弧内半径，mm;c)回转体GIJFG容积回转体GIJFG容积按公式(C.6)计算。r₀——过渡圆弧内半径，mm;封头容积V₂按公式(C.7)计算。C.1.2.2椭圆形封头椭圆形封头示意图如图C.4所示。椭圆封头容积按公式(C.8)计算。式中：r₁——椭圆长半径，mm;C.1.3缺圆圈体体积C.1.3.1圆柱形筒体结构缺圆圈体体积按公式(C.9)计算。V₃——缺圆圈体体积，L;S₁——筒体上板厚度，mm;S₂——筒体下板厚度，mm;C——筒体下板弧长，采用设计值，mm。C.1.3.2锥形筒体结构锥形结构缺圆圈体示意图如图C.5所示。缺圆圈体体积按公式(C.10)计算。V₃=(S₂-S₁)(Cm+C)√L?+(a₂-a₁)²(C.10)式中：Cm——筒体中部下板弧长，采用设计值，mm;C——筒体端部下板弧长，采用设计值，mm。C.2三维激光扫描法的罐体容积计算C.2.1罐体容积对点云进行滤波，去除罐体内、外杂点，并将点云沿铅垂方向切分成N等分，每一等分都是足够薄(厚度不大于10mm)的水平薄片。计算每个薄片的体积，累加得到罐体容积，按公式(C.11)计算：式中：V;——第i个水平薄片的体积，L;N水平薄片的数量。C.2.2水平薄片体积第i个水平薄片的体积V;按公式(C.12)计算：其中△h=hc/N,hc——点云中罐体最高点到最低点的铅垂距离，mm;N——水平薄片的数量。C.2.3水平薄片的底面积点云的第i个水平薄片有m个点。将每个点向水平薄片底面投影，得到m个投影点c₁,c₂,c₃,…,c;+1,c;+2,…,cm;连接点C₁,C₂,C₃得到三角形△T₁;连接点C₁,C₃,C₄得到三角形△T₂;…;连接点C₁,C;+1,C;+2得到三角形△T,;…;连接点C₁,Cm-1,Cm得到三角形ATm-2。如图C.6所示。第i