鐵路不僅是綜合交通運輸體系的骨干，更是國民經(jīng)濟大動脈、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和重大民生工程，在我國經(jīng)濟社會發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。鐵路 90% 以上的運能用于關(guān)系國計民生的重點大宗物資運輸，以煤炭、礦石、石油、鋼鐵及有色金屬等為主。目前，鐵路運輸產(chǎn)業(yè)正朝著客運高速、貨運重載的方向快速發(fā)展。一方面，鐵路運營里程世界第一，建成了世界上最現(xiàn)代化的鐵路網(wǎng)，全國鐵路運營里程約14萬公里（高速鐵路3.6萬公里），而到2035年預計達20萬公里（高速鐵路7萬公里）， 并 且實現(xiàn)20萬人口以上城市鐵路覆蓋、50萬人口以上城市高鐵通達；另一方面，隨著貨運線路（如浩吉鐵路，年設(shè)計運量2億噸）的不斷開通，以及新型貨車（C80E型通用敞車、GQ80型輕油罐車）的計劃投入使用，使具有運能大、效率高、成本低等特點的重載鐵路綜合能力得到了顯著提升。

       危險貨物運輸作為鐵路運輸產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，主要以汽油、煤油、柴油等石油產(chǎn)品和苯類、酸堿等化工產(chǎn)品為主。目前，鐵路危險貨物主要（占比超95%）采用鐵路罐車運輸。一方面，鐵路罐車是列入《實施強制管理的計量器具目錄》的國家強制檢定容量計量器具。鐵路罐車經(jīng)過容積檢定后得到容積表，即罐內(nèi)高度和容積對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)表。貿(mào)易結(jié)算時，雙方依據(jù)容積表，通過測量液位、溫度、密度等參數(shù)計算液體貨物量。所以，容積檢定結(jié)果的準確度直接關(guān)系貿(mào)易過程的公平、公正、準確。另一方面，鐵路罐車主要裝運具有易燃易爆、有毒有害等特性的危險貨物，如超裝超載或欠裝欠載，在運輸過程中易造成溢漏、爆炸、脫軌等事故。中國國家鐵路集團有限公司制定的《鐵路危險貨物運輸管理規(guī)則》規(guī)定了非氣體類液體危險貨物的體積和重量允許充裝量。鐵路罐車經(jīng)過容積檢定后，得到所裝運貨物在參考條件下的準裝高度范圍，其準確與否關(guān)乎鐵路運輸安全。

       國家鐵路罐車容積計量站（以下簡稱罐車站）作為國家市場監(jiān)督管理總局授權(quán)建立的國家專業(yè)計量站，負責全國范圍內(nèi)鐵路罐車容積（含液化氣體鐵路罐車容積）強制檢定、罐式集裝箱容積檢定；取得全國范圍內(nèi)三維激光掃描儀校準國家計量授權(quán)，開展全國范圍內(nèi)三維激光掃描儀校準；取得鐵路罐車罐體檢測國家資質(zhì)認定，開展鐵路危險貨物罐車罐體安全檢測。此外，罐車站還負責相關(guān)檢定規(guī)程、計量校準規(guī)范、技術(shù)規(guī)范的制定、修訂，計量檢定、計量校準、檢測技術(shù)和貨物運輸安全研究等工作。下面從以下幾個方面對罐車站開展鐵路危險貨物運輸產(chǎn)業(yè)計量的工作進行介紹，并談?wù)剬Ξa(chǎn)業(yè)計量工作的思考和展望。

一、計量檢定
1. 立足容量計量需求幾何測量法的誕生
       自1985年建站到1988年取得鐵路罐車容積檢定裝置計量標準，罐車站積極面向市場需求，以快速解決鐵路罐車容積量值溯源問題為出發(fā)點，僅歷時三年研發(fā)了以套管尺、鋼卷尺等傳統(tǒng)長度計量器具為手段，通過測量罐體幾何特征值進而獲得其容量的幾何測量法。該方法測量準確，不僅滿足計量需求，更具有易于檢定員學習掌握的特點。1986 年至 1993 年，隨著罐車站西安、沈陽、吉林、錦州、包頭、南京、齊魯、茂名等分站陸續(xù)成立，該方法迅速在全國推廣，目前解決了我國近 12 萬輛鐵路罐車的容量溯源問題，實現(xiàn)了對輕油、粘油和酸堿等類型罐車的全覆蓋。

圖1　現(xiàn)場計量校準檢定員登上罐車放置線錘測量橫直徑

2. 開展精密計量研究容量比較法的出現(xiàn)
       為進一步提高鐵路罐車容量計量準確度、先進性和拓展性，罐車站于 2001 年起，開展了鐵路罐車容積量傳系統(tǒng)的研制工作，設(shè)計了以高等級標準金屬量器組、磁致伸縮液位計、實時流量校準裝置為硬件基礎(chǔ)，以自動化計量軟件為平臺的容積量傳系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用容量比較法，通過層級式傳遞方式，將介質(zhì)逐級傳遞至一等、二等標準金屬量器，經(jīng)其定量后量傳至鐵路罐車、罐式集裝箱等中大容器完成量值溯源。2009 年，采用容量比較法的鐵路罐車容積量傳系統(tǒng)建成，測量結(jié)果的相對擴展不確定度由410-4 提升至 210-4，計量校準范圍由鐵路罐車拓展至其他中大容量容器，并具有仲裁檢定、型式試驗等技術(shù)能力。容量比較法的出現(xiàn)標志著我國鐵路計量和中大容量容器計量達到新的高度，為加強國際間交流和提升中國的話語權(quán)提供了重要支撐。 

圖2 以二等標準金屬量器組&r心的中大容積量傳系統(tǒng)

3. 提高計量綜合水平三維激光掃描法的問世
       2010年， 罐車站開始進行三維激光掃描容積測量技術(shù)研究，以解決幾何測量法自動化程度較低，尤其在面對復雜結(jié)構(gòu)新車型的容積測量，存在人員勞動強 度 大、 操作復雜等方面的問題。2018年，通過在點云處理技術(shù)方面的不斷積累和長期深耕，罐車站科研團隊攻克了超大數(shù)據(jù)快速吞吐、點云智能分析與處理（去雜、配準、建模等）、廣域拓撲結(jié)構(gòu)特征增強提取等多項關(guān)鍵技術(shù)難題，自主研發(fā)了鐵路專用海量點云檢定檢測軟件（3D-ASR）， 最 終 形 成 了 三維激光掃描法。該方法可在數(shù)分鐘內(nèi)實現(xiàn)千萬級點云數(shù)據(jù)處理，及容積表與準裝高度范圍信息等數(shù)據(jù)高效輸出，測量結(jié)果的相對擴展不確定度高達 310-4，遠超測繪 /BIM 等行業(yè)應(yīng)用。 

二、計量應(yīng)用
1. 計量應(yīng)用軟件
       面對多樣化的市場需求，罐車站研發(fā)了多種類型的計量軟件，以滿足石油、化工等企業(yè)用戶運用鐵路罐車的計量需求。計量軟件采用符合相關(guān)標準、規(guī)范要求的計算方法和結(jié)果，結(jié)合液位、溫度、密度等信息，用戶即可快速便捷地得出鐵路罐車、罐式集裝箱、立式罐、臥式罐等裝載液體貨物的體積、質(zhì)量。 

2. 定制化解決方案
       罐車站提供完全客戶定制化的解決方案：

（1）計量安全信息支撐平臺
       計量安全信息支撐平臺可供用戶 ERP 等系統(tǒng)進行調(diào)用，已在鐵路鐵路燃油配送系統(tǒng)與中央軍委后勤保障部軍油工程等平臺應(yīng)用多年，有效保障了各單位計量校準能力。

（2）鐵路罐車信息采集與在軌車輛管理軟件
       鐵路罐車信息采集與在軌車輛管理軟件在中石油西北銷售分公司、延長石油集團公司、日照港等單位進行使用，有效加速了庫區(qū)物流運轉(zhuǎn)效率。 

（3）鐵路罐車計量安全信息電子標簽及識別系統(tǒng)
       鐵路罐車計量安全信息電子標簽及識別系統(tǒng)（簡稱電子標簽及識別系統(tǒng)），應(yīng)用 RFID 技術(shù)，實現(xiàn)信息隨車電子化存儲、遠距離讀寫信息、裝載量現(xiàn)場計算等功能。目前，電子標簽及識別系統(tǒng)已通過國鐵集團技術(shù)評審，并已開展試用工作，未來將會更好地服務(wù)于罐車計量工作。

三、安全檢測及工藝檢測
1. 安全檢測
       為了規(guī)范鐵路罐車罐體檢測管理，防止鐵路罐車裝運危險貨物超裝超載及罐體長期腐蝕造成跑、冒、滴、漏等問題，保證鐵路罐車的運輸安全，罐車站依據(jù)國鐵集團規(guī)定，受企業(yè)委托對鐵路危險貨物罐車罐體進行檢測。通過測量封頭、人孔、聚油窩、上下板等關(guān)鍵位置壁厚并對罐體外觀、標記、安全附件進行檢查，實現(xiàn)罐車全服役周期安全狀態(tài)跟蹤與把控，為我國鐵路危貨運輸事業(yè)持續(xù)保駕護航。

2. 工藝檢測
       罐車站將點云處理技術(shù)擴展應(yīng)用至罐體工藝檢測等方面。運用廣域拓撲結(jié)構(gòu)特征增強提取技術(shù)實現(xiàn)需求參數(shù)輸出（如直線度、圓度），且可根據(jù)不同需求自適應(yīng)調(diào)整參數(shù)。該技術(shù)不僅避免了傳統(tǒng)人工檢測方法人為誤差較大的問題，提高了檢測可靠性，而且，具有快速高效、數(shù)字化輸出的優(yōu)勢。該成果已應(yīng)用于軌道車輛質(zhì)量把控等多個領(lǐng)域，獲得了中車等多家單位的高度認可。 

四、思考與展望
       經(jīng)過30余年的發(fā)展，罐車站目前已由傳統(tǒng)法定計量校準檢定機構(gòu)蛻變?yōu)榧瘒沂跈?quán)任務(wù)、產(chǎn)研結(jié)合、技術(shù)服務(wù)為一體的先進計量校準檢測技術(shù)機構(gòu)。從計量校準檢定方法的不斷豐富與創(chuàng)新，到計量應(yīng)用方案的多元化、定制化；從終端計量到過程檢測，乃至全過程監(jiān)控。罐車站在開展鐵路危險貨物產(chǎn)業(yè)計量時，始終秉持創(chuàng)新驅(qū)動的發(fā)展模式，研究全溯源鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈、全壽命周期、前瞻性的計量校準技術(shù)，有效發(fā)揮計量在產(chǎn)品全壽命周期中的作用，在保障運輸安全、促進貿(mào)易結(jié)算，推動鐵路危險貨物運輸產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。

       目前，我國正處于傳統(tǒng)經(jīng)濟優(yōu)勢減弱、實體經(jīng)濟結(jié)構(gòu)失衡、中高端產(chǎn)品服務(wù)短缺的宏觀背景之下，產(chǎn)業(yè)質(zhì)量形勢雖總體向好，但在高端領(lǐng)域不容樂觀。計量校準作為依附性產(chǎn)業(yè)，無論所處產(chǎn)業(yè)的形勢如何，一定是與其同發(fā)展、共進退的。過去人們對計量的認識僅停留在針對計量器具的基礎(chǔ)層面，使計量難以與產(chǎn)業(yè)直接聯(lián)系，沒有充分發(fā)揮其量值數(shù)據(jù)在國民經(jīng)濟中作用。應(yīng)建立計量與產(chǎn)業(yè)技術(shù)融合發(fā)展的路徑，結(jié)合科研院所、高等院校、企事業(yè)單位等資源優(yōu)勢開拓創(chuàng)新，只有這樣才能使計量概念從傳統(tǒng)的計量器具回歸到量值數(shù)據(jù)準確可靠的科學內(nèi)涵，為產(chǎn)品質(zhì)量評價提供可靠的測量數(shù)據(jù)，不斷構(gòu)建與優(yōu)化計量校準在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用模式，真正向計量推動、服務(wù)和引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向邁進。