[发明专利]一种利用光纤惯导的高铁轨道静态参数检测系统和方法

说明书

本发明公开了一种利用光纤惯导的高铁轨道静态参数检测系统，包括信号传输装置、数据采集和处理装置和T型小车车架(5)，所述T型小车车架(5)内设有轨距测量装置(2)，其上表面设有光纤惯导(1)，光纤惯导(1)的顶部设有车载棱镜(3)，T型小车车架(5)的三个端点处均设有车轮和里程计，车轮与里程计之间设有车轮与里程计的连接体(4)，所述光纤惯导(1)接受三路里程计、轨距测量装置(2)和车轮与里程计的连接体(4)的信号，并与数据采集和处理装置信息互动得到数据。本发明还公开了一种利用光纤惯导的高铁轨道静态参数检测方法。本发明的利用光纤惯导的高铁轨道静态参数检测系统，能够实现内外参数的连续测量。

技术领域

本发明属于高铁轨道测量的静态检测技术领域，更具体地，涉及一种利用光纤惯导的高铁轨道静态参数检测系统和方法。

背景技术

在高速铁路的勘测、施工、运营维护等各阶段，为确保高铁质量，工程上建立了基础框架平面控制网CP0、基础平面控制网CPⅠ、线路平面控制网CPⅡ、轨道控制网CPⅢ等。CPⅢ起闭于CPⅠ或CPⅡ，且CPⅢ控制点是一个内符合精度极高的独立控制网，相邻点位的相对点位中误差小于1mm。为保证平面测量成果的一致性，工程上要求做到“三网合一”。

静态测量时，技术人员在“三网合一”的基础上利用全站仪、棱镜、轨道检测小车等对轨道静态参数进行测量，测量精度要求≤1mm。

目前，高铁上常用的方法有：1.利用全站仪自由设站，结合CPⅢ点的参数，利用轨道检测小车上反射棱镜逐点测量铁轨的参数，然后通过计算得到相关的轨道静态参数，优点是可以同时测量轨道的内、外参数，缺点是效率极低，数据为离散性的点；2.将单轴或两轴陀螺安装到轨道检测小车上，做成高精度0级陀螺轨检仪，但只检测高铁轨道的部分静态内参数；3.在陀螺轨检仪上安装反射棱，测量轨迹两端的参数附着在CPIII上，这种方法可以兼顾一些外参数，但效率与可靠性仍不理想；4.惯导轨检仪检测法，在轨检小车上安装了高精度惯导、里程计、棱镜等，特点是测量效率高、测量精度高、测量参数全面，单趟推行测量距离也有很大提升，但受限于惯性导航误差随时间积累、里程计测量受侧滑限制等影响，单趟推行测量距离仍然有限；为此，有些产品甚至加装高精度差分GNSS接收机来解决单趟推行测量距离短的问题，甚至希望以此摆脱对原高铁测控网的依赖，但高精度差分GNSS接收机自身可靠性低，易受电磁干扰，大多情况下测量结果都是无效的。

专利CN106595561公开了一种基于改进弦测法的轨检仪轨向不平顺度测量方法，该发明不易因测量得到的小误差而积累更大的误差，且在非圆曲线的轨道上计算轨向值也可以获得较为理想的结果，但测量参数不全面的。专利 CN103507833A公开了一种铁路轨道偏矢矢距与矢距差快速测量方法，利用轨道检查仪能够快速、全面、准确的检测轨道短波不平顺的能力，构造递归算法，利用短弦的中点矢距信息测取轨道各点的不同测弦长度组合下的矢距及矢距差，该方法无需外部标志物的信息，测量与解算效率高，适合高铁轨道正线及道岔等设备的几何形位快速测量与日常养护，但该发明仍是测量高铁轨道的部分内参数。专利CN103754235A公开了一种高铁测量用惯性定位定向装置及方法，尽管提高了测量效率和精度，测量参数也比较全面，但与光纤惯导有关的部分过于复杂，对惯导的精度要求、使用要求都很高，另外将测控网上的参数引入方式也不方便。

综上，现有测量方法存在测量参数不全，无法同时兼顾内外参数测量，光纤惯导结构复杂，且对光纤惯导的精度要求高和使用要求高等缺陷。

发明内容