基于激光跟蹤儀的軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)系統(tǒng)

姚連璧， 孫海麗， 王　璇， 周躍寅

(1. 同濟(jì)大學(xué) 測(cè)繪與地理信息學(xué)院， 上海 200092； 2. 同濟(jì)大學(xué) 現(xiàn)代工程測(cè)量國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 200092；3. 首都師范大學(xué) 資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京 100048)

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基于激光跟蹤儀的軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)系統(tǒng)

姚連璧1，2， 孫海麗3， 王璇1， 周躍寅1

(1. 同濟(jì)大學(xué) 測(cè)繪與地理信息學(xué)院， 上海 200092； 2. 同濟(jì)大學(xué) 現(xiàn)代工程測(cè)量國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 200092；3. 首都師范大學(xué) 資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京 100048)

研究了基于激光跟蹤儀的軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)方法，集成激光跟蹤儀、軌檢小車(chē)(位移傳感器和傾角傳感器)、靶球及靶球支座等硬件設(shè)備，開(kāi)發(fā)了軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)系統(tǒng)軟件，建立了基于激光跟蹤儀的軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)系統(tǒng)(TDS).在上海地鐵13號(hào)線某區(qū)間，利用TDS進(jìn)行了軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)試驗(yàn)，并采用SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x進(jìn)行了對(duì)比測(cè)量. TDS測(cè)量系統(tǒng)軌道檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果與SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量結(jié)果基本一致，驗(yàn)證了TDS測(cè)量系統(tǒng)可行性.

激光跟蹤儀； 軌檢小車(chē)； 軌道靜態(tài)平順性； 動(dòng)態(tài)檢測(cè)

高速鐵路和城市軌道交通大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展和列車(chē)速度的大幅提高對(duì)軌道平順性提出了更高的要求.軌道平順性是指高速鐵路或者城市交通軌道在承受荷載、復(fù)雜的地理、自然環(huán)境作用下能夠保持列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)良好、保證旅客舒適和安全的幾何狀態(tài).軌道幾何形位的平順狀態(tài)直接影響輪軌系統(tǒng)的運(yùn)行安全、平穩(wěn)舒適性、部件壽命、環(huán)境噪聲等[1-4].目前高速鐵路和城市交通軌道施工和維護(hù)過(guò)程中的軌道靜態(tài)平順性測(cè)量普遍采用三維測(cè)量法.三維測(cè)量法借助于全站儀實(shí)現(xiàn)光學(xué)跟蹤測(cè)量進(jìn)行軌道絕對(duì)定位，輔助軌檢小車(chē)進(jìn)行軌道相對(duì)測(cè)量.國(guó)內(nèi)外有很多基于三維測(cè)量法的成熟系統(tǒng)，包括Leica GRP(global railway position)軌道精調(diào)系統(tǒng)[5-6]、GEDO(gleise einrichten dokumentation online)精調(diào)系統(tǒng)，以及中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢公司、廣州南方高速鐵路測(cè)量技術(shù)公司研制的軌道檢測(cè)系統(tǒng)等.國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者也進(jìn)行了軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)新方法的探索.基于雙向近景攝影測(cè)量檢測(cè)軌道幾何狀態(tài)的方法也用于獲取軌道幾何參數(shù)，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得了較好的效果[7-8].劉春等[9]、孟曉林等[10]通過(guò)對(duì)軌道點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理，建立軌道模型和軌道特征點(diǎn)，從而進(jìn)行軌道幾何參數(shù)計(jì)算及軌道靜態(tài)平順性分析，提出了一種很有研究?jī)r(jià)值的方法.姚連璧等[11]利用激光跟蹤儀進(jìn)行了軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)方法的初步探索.目前軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)方法采用“走-停式”僅對(duì)軌枕處進(jìn)行測(cè)量，速度較慢；軌道中線點(diǎn)精度受全站儀測(cè)量精度影響較大，在工程施工過(guò)程中通過(guò)大量重復(fù)觀測(cè)來(lái)提高精度，不能更好地適應(yīng)高速鐵路和城市軌道交通運(yùn)營(yíng)階段對(duì)軌道靜態(tài)平順性快速和高精度檢測(cè)的要求.

本文在姚連璧等[11]利用激光跟蹤儀進(jìn)行軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，研究基于激光跟蹤儀的軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)方法.首次集成激光跟蹤儀進(jìn)行軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)，解決其用于軌道檢測(cè)時(shí)的軟硬件問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)軌道靜態(tài)平順性靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)檢測(cè)，建立一套適用于軌道精調(diào)測(cè)量和軌道靜態(tài)平順性動(dòng)態(tài)測(cè)量的檢測(cè)系統(tǒng)，為軌道施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的平順性檢測(cè)提供了一種新的檢測(cè)方案.

1　系統(tǒng)硬件集成與測(cè)量方案

本文研究了基于激光跟蹤儀的軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)軌道靜態(tài)精調(diào)和軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)一體化測(cè)量，采用激光跟蹤儀作為絕對(duì)測(cè)量設(shè)備，用于獲取軌道絕對(duì)幾何參數(shù).軌道靜態(tài)精調(diào)測(cè)量中采用位移傳感器和傾角傳感器分別用于獲取軌道軌距和超高數(shù)據(jù).軌道靜態(tài)平順性動(dòng)態(tài)檢測(cè)中，仍然采用位移傳感器獲取軌距，超高采用激光跟蹤儀往返測(cè)量軌檢小車(chē)上靶球絕對(duì)坐標(biāo)方式獲取.

本文研究的軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)系統(tǒng)集成了激光跟蹤儀(包括控制箱、氣象站、靶球及靶球支座[12]等)和軌檢小車(chē)(單片機(jī)、位移傳感器和傾角傳感器)、計(jì)算機(jī)、無(wú)線通訊模塊(也可稱為無(wú)線模塊).其中，激光跟蹤儀作為主體測(cè)量工具，用于獲取軌道兩邊的CPⅢ控制點(diǎn)(基樁控制網(wǎng)CPⅢ，base-piles control points III)和軌道點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并采用API公司的T3激光跟蹤儀用于系統(tǒng)集成，其精度指標(biāo)如表1所示，動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量頻率可達(dá)幾百甚至上千赫茲，在短距離測(cè)量精度和頻率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于全站儀.軌檢小車(chē)用于安置激光跟蹤儀的靶球、位移傳感器、傾角傳感器以及單片機(jī)，并獲取軌道傾角、軌距數(shù)據(jù).單片機(jī)用于集成處理位移傳感器和傾角傳感器數(shù)據(jù).計(jì)算機(jī)作為激光跟蹤儀、軌檢小車(chē)的控制和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理終端，計(jì)算機(jī)端應(yīng)用軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)激光跟蹤儀的控制和數(shù)據(jù)采集、處理及輸出.無(wú)線通訊模塊用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與軌檢小車(chē)(傾角傳感器和位移傳感器)的無(wú)線通訊.系統(tǒng)硬件集成如圖1所示.系統(tǒng)集成后，參考《客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x暫行技術(shù)條件》[21]和《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》[22]進(jìn)行了精度測(cè)試.激光跟蹤儀定位精度，位移傳感器測(cè)量軌距精度，傾角傳感器測(cè)量超高精度，且均能夠符合軌道測(cè)量要求.由于篇幅關(guān)系本文不做詳細(xì)介紹.

表1　T3激光跟蹤儀精度指標(biāo)

注：D為距離，單位為km.IFM—interferometer measure; ADM—absolute distance measure.

圖1　系統(tǒng)集成方案圖

軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)主要分施工期間的軌道精調(diào)靜態(tài)測(cè)量和運(yùn)營(yíng)期間的軌道靜態(tài)平順性動(dòng)態(tài)檢測(cè).軌道精調(diào)靜態(tài)測(cè)量模式中，參考現(xiàn)有高速鐵路和地鐵中的測(cè)量方法，采用定點(diǎn)測(cè)量軌枕處的軌道點(diǎn)坐標(biāo)、傾角和軌距，實(shí)時(shí)測(cè)量并輸出軌道調(diào)整量到軌檢小車(chē)單片機(jī)上，直接指導(dǎo)軌道精調(diào)，該測(cè)量模式也是軌道檢測(cè)方法中三維測(cè)量法的測(cè)量模式.本文在該測(cè)量模式中，使用激光跟蹤儀作為絕對(duì)測(cè)量設(shè)備替換現(xiàn)有測(cè)量系統(tǒng)中的全站儀，用以提高絕對(duì)測(cè)量精度、跟蹤速度等.軌道靜態(tài)平順性動(dòng)態(tài)檢測(cè)模式中，軌檢小車(chē)在軌道上往返運(yùn)行，激光跟蹤儀動(dòng)態(tài)跟蹤軌檢小車(chē)上的靶球并獲取靶球三維坐標(biāo)，根據(jù)往返運(yùn)行獲取的靶球三維坐標(biāo)和位移傳感器獲取的軌距進(jìn)行左右軌道點(diǎn)坐標(biāo)換算，從而獲取軌道中線和軌道橫向傾角.

2　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

激光跟蹤儀配套的測(cè)量與數(shù)據(jù)處理軟件無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道數(shù)據(jù)的專業(yè)化測(cè)量和處理.本文在基于激光跟蹤儀的軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)方法研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析軟件的開(kāi)發(fā)，并將集成的基于激光跟蹤儀的軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)系統(tǒng)命名為T(mén)rack Detect System(TDS).TDS集成激光跟蹤儀和軌檢小車(chē)(位移傳感器和傾角傳感器)進(jìn)行軌道靜態(tài)平順性測(cè)量，系統(tǒng)工作主界面如圖2所示.

圖2　軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)界面

考慮本文選擇的激光跟蹤儀SDK(software development kit)僅支持Visual Studio 2008 C++，所以本文數(shù)據(jù)采集軟件在Visual Studio 2008 C++平臺(tái)下進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā).

軌檢小車(chē)采用單片機(jī)用于將位移傳感器和傾角傳感器的統(tǒng)一控制和數(shù)據(jù)輸出.計(jì)算機(jī)通過(guò)單片機(jī)指令實(shí)現(xiàn)對(duì)位移傳感器與傾角傳感器的通訊與控制.單片機(jī)指令功能主要包括：設(shè)置軌距和傾角補(bǔ)償值，設(shè)置測(cè)量參數(shù)，輸出調(diào)整量，輸出中線偏差，讀取設(shè)置參數(shù)，讀取補(bǔ)償值，讀取測(cè)量數(shù)據(jù).

根據(jù)軌道施工和運(yùn)營(yíng)測(cè)量需求，數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)需分別針對(duì)軌道靜態(tài)精調(diào)測(cè)量和軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)兩種模式進(jìn)行工作，軌道靜態(tài)精調(diào)測(cè)量需實(shí)時(shí)給出當(dāng)前測(cè)量的軌道幾何參數(shù)偏差即軌道調(diào)整量，所以軌道靜態(tài)精調(diào)測(cè)量和數(shù)據(jù)計(jì)算需要在數(shù)據(jù)采集軟件中共同完成.軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)的數(shù)據(jù)量較大，數(shù)據(jù)處理的工作量大，需要更多的人機(jī)交互處理，為此，針對(duì)軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)處理，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了基于MATLAB的軌道靜態(tài)平順性動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)后處理軟件(track post process，TPP)，軟件界面如圖3所示.TPP具有五個(gè)功能模塊：設(shè)置，測(cè)量數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)處理，繪圖及輸出.TPP主要用于處理軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)，能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，并進(jìn)行軌道幾何參數(shù)計(jì)算和軌道靜態(tài)平順性分析，同時(shí)也能用于軌道靜態(tài)精調(diào)數(shù)據(jù)處理.

圖3　TPP 主界面

3　實(shí)驗(yàn)與分析

為了對(duì)基于激光跟蹤儀的軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，在上海地鐵13號(hào)線自然博物館站某在建區(qū)間進(jìn)行了軌道測(cè)量試驗(yàn).本次試驗(yàn)采用TDS軌道測(cè)量試驗(yàn)，并利用中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司的SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x在同一區(qū)段測(cè)量，從而進(jìn)行對(duì)比分析，并利用TDS進(jìn)行軌道動(dòng)態(tài)測(cè)量檢測(cè).

3.1軌道精調(diào)測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果

根據(jù)TDS與SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量結(jié)果進(jìn)行軌道幾何參數(shù)計(jì)算，并根據(jù)該區(qū)段軌道設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何參數(shù)偏差計(jì)算.為了表達(dá)方便，以下圖片中將SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)稱為“中鐵咨詢測(cè)量”，TDS測(cè)量的標(biāo)為“TDS測(cè)量”.

地鐵軌道標(biāo)準(zhǔn)軌距為1 435 mm，試驗(yàn)中通過(guò)對(duì)比實(shí)測(cè)軌距與標(biāo)準(zhǔn)軌距的偏差即軌距偏差來(lái)對(duì)比分析TDS與SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x的測(cè)量質(zhì)量.TDS靜態(tài)測(cè)量的軌距偏差與SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量的軌距偏差對(duì)比如圖4所示.

由圖4可知，TDS靜態(tài)測(cè)量的軌距偏差與SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量的軌距偏差數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)相似，同一軌枕處軌距測(cè)量值的偏差基本在0.3 mm以內(nèi)，最大不超過(guò)0.5 mm.根據(jù)靜態(tài)對(duì)比數(shù)據(jù)，分別計(jì)算兩套數(shù)據(jù)測(cè)量的軌距變化率，即用軌距差除以里程差，計(jì)算軌枕處軌距變化率，以1/1 500為合格標(biāo)準(zhǔn).TDS系統(tǒng)測(cè)量軌距合格率為82.0%，SGJ-T-CEC-Ⅰ軌檢儀測(cè)量軌距合格率為81.0%，軌距變化合格率基本吻合，但兩套系統(tǒng)測(cè)量的軌距變化率合格率較低.這是由于試驗(yàn)區(qū)段仍處于施工階段，運(yùn)營(yíng)前還需要一定的精調(diào).

圖4　TDS靜態(tài)測(cè)量與中鐵咨詢測(cè)量軌距偏差對(duì)比

TDS靜態(tài)測(cè)量與SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量的軌道中線橫向偏差和高程偏差對(duì)比如圖5和圖6所示.由于TDS靜態(tài)測(cè)量時(shí)在測(cè)站兩側(cè)進(jìn)行軌道測(cè)量，測(cè)站當(dāng)前位置在本站測(cè)量時(shí)會(huì)有一部分缺失，下一測(cè)站測(cè)量時(shí)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，所以第二測(cè)站(里程約為15 745 m)中出現(xiàn)了幾個(gè)軌枕的缺失.

圖5　TDS靜態(tài)測(cè)量與中鐵咨詢測(cè)量中線橫向偏差對(duì)比

由圖5和圖6可知，TDS和SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量的軌道中線橫向偏差和高程偏差變化趨勢(shì)較為符合.第一站中線橫向偏差在測(cè)站附近與中鐵咨詢測(cè)量結(jié)果有較大偏差，最大偏差將近1 mm；第二站也在測(cè)站附近出現(xiàn)約1 mm的偏差.這可能是在TDS測(cè)量時(shí)受測(cè)站周?chē)墮z小車(chē)重新安置的影響.此外，TDS和SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x兩套系統(tǒng)測(cè)量的軌道中線符合較好.

圖6　TDS靜態(tài)測(cè)量與中鐵咨詢測(cè)量中線高程偏差對(duì)比

圖7給出TDS和SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量的超高對(duì)比圖.超高是采用軌距測(cè)量和傾角測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算得到，測(cè)量精度較高，兩套系統(tǒng)測(cè)量超高符合較好，同一軌枕處測(cè)量超高偏差基本在0.2 mm以內(nèi).超高測(cè)量精度較高，TDS和SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x兩套系統(tǒng)測(cè)量超高符合較好，也決定了該區(qū)段扭曲數(shù)據(jù)符合得很好，如圖8所示.

圖7　TDS靜態(tài)測(cè)量與中鐵咨詢測(cè)量超高對(duì)比

3.2軌道動(dòng)態(tài)平順性檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果

軌距測(cè)量和分析方法與軌道靜態(tài)測(cè)量類似.由圖9可知，TDS動(dòng)態(tài)測(cè)量的軌距偏差與SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量的軌距偏差的數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)相似，同一軌枕處軌距測(cè)量值的偏差均在0.5 mm以內(nèi).

TDS動(dòng)態(tài)測(cè)量與SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量的軌道中線橫向偏差和高程偏差對(duì)比如圖10和圖11所示.由圖10和圖11可知，TDS動(dòng)態(tài)測(cè)量和SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量的軌道中線橫向偏差和高程偏差變化趨勢(shì)較為符合，TDS動(dòng)態(tài)測(cè)量軌道中線橫向偏差和高程偏差與SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量結(jié)果偏差最大不超過(guò)1 mm.根據(jù)動(dòng)態(tài)對(duì)比數(shù)據(jù)，分別計(jì)算兩套數(shù)據(jù)測(cè)量的軌距變化率，即用軌距差除以里程差，計(jì)算軌枕處軌距變化率，以1/1 500為合格標(biāo)準(zhǔn).TDS系統(tǒng)測(cè)量軌距合格率為73.2%，SGJ-T-CEC-Ⅰ軌檢儀測(cè)量軌距合格率為72.3%，軌距變化合格率基本吻合，與靜態(tài)測(cè)量結(jié)果相似，兩套系統(tǒng)測(cè)量的軌距變化率合格率較低.

圖8　TDS靜態(tài)測(cè)量與中鐵咨詢測(cè)量扭曲對(duì)比

圖9　TDS動(dòng)態(tài)測(cè)量與中鐵咨詢測(cè)量軌距偏差對(duì)比

圖10　TDS動(dòng)態(tài)測(cè)量與中鐵咨詢測(cè)量中線橫向偏差對(duì)比

圖11　TDS動(dòng)態(tài)測(cè)量與中鐵咨詢測(cè)量中線高程偏差對(duì)比

這是由于實(shí)驗(yàn)區(qū)段仍處于施工階段，運(yùn)營(yíng)前還需要一定的精調(diào).

圖12和圖13給出TDS和SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量的超高和扭曲對(duì)比圖.TDS動(dòng)態(tài)測(cè)量中軌道橫傾角是通過(guò)動(dòng)態(tài)左右軌獲取的軌道三維坐標(biāo)計(jì)算.SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量的超高是采用軌距測(cè)量和計(jì)算的橫傾角測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算得到.兩套系統(tǒng)測(cè)量超高符合較好，同一軌枕處測(cè)量超高偏差基本在0.3 mm以內(nèi)，超高偏差最大不超過(guò)0.5 mm.TDS和SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x兩套系統(tǒng)測(cè)量的扭曲數(shù)據(jù)也符合較好.

圖13　TDS動(dòng)態(tài)測(cè)量與中鐵咨詢測(cè)量扭曲對(duì)比

通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)的軌道測(cè)量試驗(yàn)，進(jìn)行了軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)系統(tǒng)TDS的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)與SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量軌道幾何參數(shù)的對(duì)比測(cè)量.通過(guò)數(shù)據(jù)分析可知，本文研究的軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)系統(tǒng)的軌道精調(diào)測(cè)量數(shù)據(jù)和軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果均與SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量結(jié)果符合較好，驗(yàn)證了本文研究的方法與系統(tǒng)的可行性.相對(duì)于現(xiàn)有軌道測(cè)量方法，本文研究的軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)系統(tǒng)在進(jìn)行軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)時(shí)，采用動(dòng)態(tài)測(cè)量方式，大大提高了測(cè)量效率.對(duì)于TDS具體測(cè)量實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)該盡量保證同一測(cè)站的連續(xù)性，以減少換站帶來(lái)的誤差.

4　結(jié)語(yǔ)

本文研究了基于激光跟蹤儀的軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)方法，集成了激光跟蹤儀、軌檢小車(chē)(位移傳感器和傾角傳感器)、靶球及靶球支座、計(jì)算機(jī)、無(wú)線模塊等硬件設(shè)備，并在Visual Studio 2008 C++和MATLAB平臺(tái)下進(jìn)行了軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)軟件和數(shù)據(jù)后處理軟件開(kāi)發(fā)，建立了基于激光跟蹤儀的軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)系統(tǒng).在上海地鐵13號(hào)線自然博物館站某在建區(qū)間，利用TDS和中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司的SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x進(jìn)行了軌道測(cè)量對(duì)比試驗(yàn)，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析可知，TDS與SGJ-T-CEC-Ⅰ型客運(yùn)專線軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果基本一致.本文研究的軌道靜態(tài)平順性檢測(cè)方法能夠?qū)壍漓o態(tài)平順性數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度的獲取和合理的評(píng)價(jià).

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Detecting System of Track Static Regularities Based on the Laser Tracker

YAO Lianbi1，2, SUN Haili3, WANG Xuan1, ZHOU Yueyin1

(1. College of Surveying and Geo-informatics, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Key Laboratory of Advanced Engineering Surveying of NASMG, Shanghai 200092, China; 3. College of Resource Environment and Tourism, Capital Normal University, Beijing 100048, China)

With the rapid development of high-speed railway and urban rail transit, the significance of security is of unprecedented significance. Track regularity is of crucial importance to high-speed railway operation safety. This paper proposed a method to detect track static regularities based on a laser tracker. A track static regularity detecting system was built based on the laser tracker integrated displacement sensor, tilt sensor and communication sensors and their platform set-up. Software development was aimed at verifying the methods of track static regularity detecting and data processing. In order to verify the detecting and data processing method of track static regularity, experiments were conducted at a part of the Shanghai metro line 13 at Natural Museum Station. The SGJ-T-CEC-Ⅰpassenger dedicated line track geometric condition detection device was used for comparative analysis. The feasibility and high accuracy of the track static regularity detecting method and data processing method are verified by using the SGJ-T-CEC-Ⅰpassenger dedicated line track geometric condition detection device.

a laser tracker; a track trolley; track static regularity; dynamic measurement

2015-11-04

測(cè)繪地理信息公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)(HY14122136)；上海市自然科學(xué)基金(15ZR1443700)

姚連璧(1964—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，工學(xué)博士，主要研究方向?yàn)槎鄠鞲衅骷杉捌鋺?yīng)用. E-mail:lianbi@#edu.cn

孫海麗(1986—)，女，工學(xué)博士，主要研究方向?yàn)檐壍罊z測(cè)方法.E-mail:hljwksunhaili@163.com

P258

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