摘要：水尺计重的过程中可能会出现一定的误差，基于误差传播原理，文章分析了其产生的原因，以及如何在实践过程中有效减少水尺计重误差，希望可以给有关从业人员以启发。
关键词：水尺计重；误差减少；消减方法
引言
水尺计重的应用较为广泛，在实际应用过程中可能会出现一定的误差，尤其是平均吃水、排水量以及货物装卸量方面误差概率更加显著，文章就此展开分析。
1 相关背景
基于误差传播原理，对水尺计重误差进行分析：从概述水尺计重的步骤和误差的理论出发，采用逻辑树法分析了在测定有关数据过程中可能产生的误差，介绍了确定船舶最终平均吃水、求取船舶排水量和计算货物装（卸）载量这３个过程中的误差源以及由误差传递导致最终结果的误差，并梳理了各误差现行的消减方法.在水尺计重的众多误差中，甄别出散货船在锚泊和系泊时，由于锚链和缆绳的垂直分力使船体下沉而导致的计重误差属于系统误差，且现行的«进出口商品重量鉴定规程——水尺计重»中没有给出修正方法，后续分析中理应通过方法的更新消减这一系统误差.散货船作为国际航运业的主力军之一，在海运贸易中有着至关重要的作用.水尺计重作为散货船运输中普遍采用的一种货物计重方法，它具有省时省力、低成本、高效率等优点，但在实际操作中存在一定的误差.各国出入境检验检疫机构规定水尺计重的允许误差为±0.5％.因此，分析水尺计重过程中可能出现的各种误差并采用适当的方法消减误差，对提高水尺计重的精度显得尤为重要.
2 水尺计重的步骤及误差的概述
2.1 水尺计重的步骤
（１）测定有关数据，即观测船舶六面吃水，测定港水密度，测定压载水数量及淡水存量，计算油舱燃油存量.（２）根据所观测的船舶六面吃水经垂线距离修正和拱垂变形修正求得最终平均吃水.（３）由最终平均吃水查取对应排水量后，经纵倾一、二次修正和港水密度修正求得船舶实际排水量.（４）分别用装（卸）货后的船舶实际排水量减去全船储备总量以及装（卸）货前的船舶实际排水量得出最终的船舶货物装卸量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2 误差的概述
测量误差是指对一个量进行观测后，所得到的测量结果与被观测量的真值之间的差异，简称误差.
2.3 误差的分类
根据误差的性质差异，误差可分为系统误差、随机误差和粗大误差.（１）系统误差：系统误差是在重复条件下对同一被观测量进行无穷多次观测，所得测量结果的平均值减去被观测的真值，该误差是测量误差的分量在同一被观测量的多次观测过程中，保持常数或以可预知的方式变化.该误差应通过实验分析的方法，查明其变化规律及产生的原因，并在确定数值后在测量结果中予以修正.（２）随机误差：随机误差是测量结果与在重复条件下对同一被观测量进行无限多次观测所得结果平均值的差值.该误差是测量误差分量在同一被观测量的多次观测过程中，以不可预知的方式变化.随机误差由许多不能掌握、不能控制、不能调节的微小因素构成，可通过多次观测求平均值的方法予以降低.（３）粗大误差：粗大误差是明显超出规定条件下预期的误差.该误差较大，明显歪曲测量结果，要按照一定的判决准则剔除.
2.4 误差传递原理
测量结果的误差是测量方法各环节的所有误差因素共同作用的结果，这些误差因素通过一定的关系作用于测量结果.若对量Ｙ用某种方法测得结果ｙ，则按测量误差的定义，该数据的测量误差应为δｙ＝ｙ－Ｙ（１）设有如下测量方程ｙ＝ｆ（ｘ１，ｘ２，ƻ，ｘｎ）（２）则间接观测结果的误差可写为δｙ＝ｙ－Ｙ＝ｆ（ｘ１，ｘ２，ƻ，ｘｎ）－ｆ（Ｘ１，Ｘ２，ƻ，Ｘｎ）＝ｆ（Ｘ１＋δｘ１，Ｘ２＋δｘ２，ƻ，Ｘｎ＋δｘｎ）－ｆ（Ｘ１，Ｘ２，ƻ，Ｘｎ）（３）式中，ｙ为间接观测结果，ｘ１，ｘ２，ƻ，ｘｎ分别为各直接观测值，Ｘ１，Ｘ２，ƻ，Ｘｎ分别为相应量的真值，δｘ１，δｘ２，ƻ，δｘｎ分别为各观测量的测量误差.为获得简单的误差关系式，将函数ｙ＝ｆ（ｘ１，ｘ２，ƻ，ｘｎ）按泰勒级数展开，并略去二次以上的高次项，经过简化表明函数的误差是自变量误差的线性和.若把函数看作是间接测量的量，自变量看作是直接的测量结果，则间接量的误差应是直接测量数据误差的线性和.将上述误差的这一线性叠加关系推广到一般的情形，可得δｙ为测量结果的误差，δｘ１，δｘ２，ƻ，δｘｎ为各原始误差，α１，α２，ƻ，αｎ为各原始误差相应的系数，αｉδｘｉ为局部误差或分量误差.式（５）表明，测量结果的总误差是测量的各原始数据误差综合作用的结果.以上结果都是按绝对误差加以讨论的，这是误差传递关系的基本表达形式.
3 水尺计重过程中的误差源分析
用逻辑树在分析解决问题的过程中能保证问题的完整性.这里按照问题树的分析方法，将测定有关数据的误差作为主树干，将该过程中的“观测船舶六面吃水”、“测定港水密度”、“测定液舱油水存量”作为次级树干，将导致这些环节产生误差的外界因素及不规范操作作为小树枝，经过逐层分析，最终找到影响有关数据测定的误差源，在分析散货船水尺计重的误差时，提到水流过快致船体下沉会使观测到的船舶六面吃水增加，进而会对水尺计重造成误差。即当船舶系泊在流速高于2.5km的浅水区域时，由于船体周围水压下降，故船体会出现下沉现象，导致读取的吃水比船舶在静水中时增大.且根据误差的定义可知该误差属于系统误差，而在现行的«水尺计重规程»中并未给出具体的修正公式.通过理论计算３艘散货船的５组下沉量数值，并将其与５组实测下沉量数据进行对比，引入了Barrass公式作为下沉量误差修正算法加入到水尺计重的算法中，进一步减小了水尺计重工作的误差.而船体外附着物虽然会造成船舶重量增加，但对船舶六面吃水的影响较小。
4 消减方法
确定最终平均吃水即是由测定的船舶六面吃水通过公式计算得出最终查表所需的船舶平均吃水值.船舶正浮时，船舶的水尺标志在船舶首尾垂线上，此时由水尺标志读到的船舶吃水即为船舶的实际吃水.但在实际工作中，船舶很难处于正浮状态，因此当吃水差不为零时，需要对测得的船舶首尾吃水进行垂线修正.此外，船舶纵倾时，中吃水标志可能也不在船中处，故也应将标志吃水修正至Lbp/2Ｌ处.现行的《水尺计重规程》给出的修正公式可用来求取首、中、尾吃水修正量.在得出船舶最终平均吃水后，计量人员即可在船舶静水力参数表中查取与船舶吃水值邻近的整数吃水值对应的排水量，在此基础上，加（或减）相应的差额吨数即可得到该吃水值对应的船舶排水量.因此，保证船舶资料的准确性也是求取船舶排水量的关键所在.当船舶纵倾时，等容吃水因纵倾轴不在船中，此时，根据上步所得到的船舶平均吃水查出的排水量并非实际排水量，因此若不对排水量进行纵倾修正，则会使水尺计重工作产生较大误差.现行的«水尺计重规程»给出的排水量的纵倾修正量按根本氏法计算，根本氏法包括两次修正，实际修正时，应根据吃水差绝对值的大小进行选择。
5 结束语
水尺计重有着广泛的应用范围，在对其基本原理进行了解的前提下，结合有关分析，文章给出了水尺计重过程中常见的误差来源以及针对性的消减方法，但是一些系统误差难以消减。
参考文献：
[1]林永波.浅析水尺计重工作中的五个常见误解[J].中国水运（下半月），2013（11）：352-354.
[2]刘春雷，张秀凤，孙霄峰，etal.基于加密型值表的改进水尺计重方法[J].交通运输工程学报，2014（3）：58-64.
[3]李选满.浅谈北海港水尺计重棘手问题及解决办法[J].科技展望，2015，25（28）.
[4]章文俊，高世龙，朱金善，etal.船体下沉导致水尺计重误差的修正方法研究[J].船海工程，2015（1）：126-130.
论文作者:孙成文
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/18
标签：误差论文; 水尺论文; 吃水论文; 船舶论文; 排水量论文; 测量论文; 方法论文; 《基层建设》2019年第26期论文;