交通标志反光膜逆反射系数能力验证稳健统计技术分析

交通标志反光膜逆反射系数能力验证稳健统计技术分析

张尉

四川振通公路工程检测咨询有限公司四川绵阳621000

摘要：本文从工程实例出发，通过对参加能力验证实验室的交通标志反光膜逆反射系数结果进行稳健统计分析，根据稳健Z比分数客观评价实验室的检测能力，反映实验室的检测技术水平。

关键词：反光膜；逆反射系数；能力验证；稳健统计

1基本原理

能力验证的统计分析是建立在试验结果服从正态分布的基础之上。对同一被测量一组有限次数（如N次）的观测数据（x1,x2,…,xN）的中心（数学期望）和分散性，在一般统计技术中常分别用算术平均值和标准偏差或变异系数来描述。然而，算术平均值和标准偏差会受到观测数列中极端值（离群值）的影响，而在实验室间比对的能力验证中，进行各实验室的能力评价和对比时，必须排除这种极端值的影响，这就是稳健统计技术。

稳健统计技术于20世纪60年代兴起，80年代初基本定型，20世纪末得到广泛应用和普及。它所用的主要统计量有中位值（Median）、标准化四分位间距（标准化IQR）、稳健变异系数（稳健CV）、稳健Z比分数等，这些变量受极端值的影响较小，它们可将观测数列中异常值（极端值）对统计的影响降至最小的程度，这种特性叫稳健性。

2术语和定义

2.1结果数（N）

指参加比对活动实验室按照作业指导书要求报告的有效检验结果数目。

2.2中位值（Median）

指全部结果按由小到大的顺序排列后，位次居中的数值，也用Q2表示。一组结果的中间值，即有一半的结果高于它，一半的结果低于它。若N为奇数，则结果的（N+1）/2位置的数值为中位值；若N为偶数，则结果的N/2位置结果和N/2+1位置结果的平均值为中位值，即中位值是位次居中的两个结果的平均值。

2.3四分位数值和四分位间距（IQR）

下四分位数值（低四分位数值）指全部观察值中有四分之一的观察值比它小的一个值，为（N+1）/4次序的观察值,用Q1表示。上四分位数值（高四分位数值）指全部观察值中有四分之一的观察值比它大的一个值，为3?（N+1）/4次序的观察值,用Q3表示。上四分位数值（高四分位数值）与下四分位数值（低四分位数值）的差值就是四分位间距（IQR），其间包括了全部数值的一半，其数值越大，说明分散程度愈大；反之，说明分散程度愈小。

2.4标准化四分位间距（标准化IQR）

它等于四分位间距（IQR）乘以因子0.7413，它是稳健统计技术处理中用于表示数据分散程度的一个量，其值相当于正态分布中的标准差。

2.5稳健变异系数（稳健CV）

它等于标准化IQR除以中位值，并以百分数表示，相当于经典的变异系数（标准差除以均值）。

2.6极大值（最大值）

一组结果中的最大值。

2.7极小值（最小值）

一组结果中的最小值。

2.8变动范围（极差）

极大值（最大值）减极小值（最小值）。

2.9离群值

一组数据中被认为与该组其他数据不一致的观测值。

离群值可能来源于不同的总体，或由于不正确的记录或其他粗大误差的结果。

2.10Z比分数

比对活动采用稳健统计法计算Z值，它等于（观察值-中位值）/标准化IQR。

当|Z|≤2时，该结果在95%的置信区间内，为满意比对结果。

当2＜|Z|＜3时，该结果出现的概率较小，在5%左右，因此该结果为可疑结果，该实验室应对人员技术能力水平、仪器设备、自身环境条件进行检查，查出相应存在的问题。

当|Z|≥3时，该结果出现概率不到1%，则认为该结果为异常结果，判定为离群值。该实验室应对开展的各项工作进行重新评审。

3实例分析

3.1依据的标准和设备

标准：《道路交通反光膜》GB/T18833-2012、比对试验作业指导书。

设备：交通标志逆反射系数测定仪。

3.2试验样品

能力验证样品：均匀的绿色交通标志反光膜。

3.3各实验室的能力验证结果统计表

3.4各实验室的能力验证结果评价

代码为01、04至10的8个实验室评价结果为“满意”。

代码为02的实验室评价结果为“不满意”，（1°/15°）试验数据结果为离群值，（0.5°/-4°）、（1°/-4°）试验数据结果为可疑值。

代码为03的实验室评价结果为“基本满意”，（1°/30°）试验数据结果为可疑值。

4结语

通过交通标志反光膜逆反射系数能力验证活动，客观公正地验证和评价交通标志反光膜实验室的逆反射系数检测技术水平。鼓励实验室认真查找问题，积极采取纠正措施，加强实验室管理和质量控制，提升并保持检测能力。

参考文献

[1]《合格评定能力验证的通用要求》（GB/T27043-2012）。

[2]《利用实验室间比对进行能力验证的统计方法》（GB/T28043-2011）。