近幾年，高鐵已成為人們出行的重要交通工具之一，高鐵出行給人最大的感受就是快捷平穩。乘客可以在以350公里時速運行的高鐵車廂中“閒庭信步”，可以在車窗邊上豎硬幣不倒，這些都有賴於高鐵線路的高平順性。
高鐵行駛過程中，硬幣穩穩“站立”
一旦軌道不夠平順，就會導致機車車輛出現系統震動，對輪軌噪聲、輪軌相互作用力以及乘車舒適性、安全性等都會產生直接影響。
我國鐵路的標準軌距為1435毫米，在國標TB10082-2017鐵路軌道設計規範中，對各類軌道的靜態平順度都有著明確的說明。以有砟軌道（軌下基礎為石質散粒道床的軌道）為例，對不同幾何參數的不同時速類別，有相應的容許偏差值規定：
高速鐵路、城際鐵路正線有砟軌道線路靜態平順度規定
為最大限度保證軌道的平順性，工作人員需要精準獲取軌道的三維位置座標、軌道間距等，實現軌向、高低、軌距、水平等各項幾何參數的高精度測量，及時發現與設計位置之間的偏差。
軌向偏差量圖示
高低偏差量圖示
早期建設和維修鐵路時，技術人員使用軌距尺測量軌道，作業效率低；後期使用全站儀配合軌道測量儀，但一個小時只能測量200米。
近日，有科研團隊使用“慣導+北斗”技術，實現高鐵軌道毫米級形變測量，服務軌道精調。在京沈高鐵朝陽樞紐至順義段施工現場，來自中鐵第五勘察設計院集團有限公司和武漢大學的工程技術人員用一臺北斗慣性組合導航鐵路軌道幾何狀態測量儀（俗稱北斗慣導小車），對上述路段雙線合計49.6公里的有砟軌道進行了多回合精測任務，確保軌道的位置和平順性嚴格達到設計標準，進而保障高速列車平穩運行。
工作人員運用“北斗慣導小車”對軌道進行精測（圖片源自網絡）
北斗慣導小車系統組成
北斗慣導小車集成了慣性導航系統（INS）、支持北斗三號的國產衛星導航接收機（GNSS），可快速精準獲取軌道的三維位置座標、姿態和軌距，實現軌道中線里程、軌向、高低、軌距、水平等各項幾何參數的高效測量。
推動“北斗慣導小車”進行精準測量作業（圖片源自網絡）
測量時，工作人員需要在軌道上推動北斗慣導小車，因為小車是在三維空間裡進行運動的，因此可以通過建立空間座標軸，加上測量過程中收集到的3個方位的各項數據，通過計算機計算出軌道各部分的空間座標，再進一步計算連續點位數值是否存在非正常偏差。
北斗慣導小車工作原理
使用北斗慣導小車後，每個小時可以測量3至5公里，作業效率較以往提升20倍以上，並實現毫米級測量精度（相對精度）。
常規情況下，慣導系統的數據計算是一個積分過程，整個過程耦合了定位陀螺儀和加速度計的誤差，誤差快速累積會對計算結果產生一定影響。採用北斗衛星定位技術，可有效抑制誤差的累積，使整套系統在長時間內都維持在一個高精度的水準。慣性導航強大角度和位置推算能力結合北斗的絕對定位，實現了連續移動測量，並達到鐵路軌道內部幾何參數毫米級、里程釐米級測量精度（相對精度），精準定位軌道形變發生的位置，滿足高鐵有砟軌道數字化搗固要求。
“北斗慣導小車” 集成了最新的國產北斗接收機，全部核心傳感器（包括芯片）實現了國產化，高效的精準作業能力為聯調聯試列車按照設計時速平穩運行奠定了堅實基礎，對北斗應用和高鐵建設具有重要意義，推動著北斗在高鐵建設領域的更廣泛應用。
北斗應用的細分方向眾多，如果你也有精準定位應用的創新想法，歡迎掃碼加入北斗智造者社群，同我們一起聊起來！
