高速鐵路軌道必須保持高平順性、高穩(wěn)定性和高可靠性,這直接關系到高速列車高速、安全且平穩(wěn)運行。高速鐵路軌道測量至少包括控制測量、線路測量和變形測量等工作。傳統(tǒng)高速鐵路軌道測量方法存在測量周期長、維護成本高、檢測效率低等問題。為此,本文提出了一種基于全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（global navigation satellite system,GNSS）/慣性導航系統(tǒng)（inertial navigation system,INS）多傳感器組合的高速鐵路軌道測量方法,并研制了相應的軌道測量系統(tǒng)。本文詳細介紹了其主要構成和方法流程,并在實際高速鐵路軌道精調工程中進行了應用示范。結果表明:該系統(tǒng)實現(xiàn)了軌道路基變形監(jiān)測和高速鐵路軌道不平順絕對測量與相對測量的一體化,其軌道橫向偏差精度2 mm、垂向偏差精度2 mm,變形點水平方向精度1 mm、垂直方向精度1.5 mm,顯著提高了測量效率。 

【文章來源】：測繪學報. 2020,49(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

GNSS/INS多傳感器組合高速鐵路軌道測量系統(tǒng)的主要構成

軌檢小車的主要構成如圖2所示,即T形小車上搭載了多種傳感器,包括三天線GNSS一體接收機、IMU、里程計、傾角儀、軌距測量儀、軌枕識別器、溫度傳感器和數(shù)據(jù)存儲裝置等。由于高速鐵路沿線環(huán)境特殊,有些路段衛(wèi)星信號不佳,研制了三天線GNSS一體接收機,可以增加觀測數(shù)據(jù)的冗余度、連續(xù)性和可靠性,且3個GNSS天線的幾何關系經過嚴格標定(如圖2所示),可用于GNSS觀測數(shù)據(jù)預處理和對計算結果進行檢核,其定位結果比單天線GNSS定位結果精度更高,且更加穩(wěn)定可靠。該接收機具備440個通道,可同時接收來自三天線的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BeiDou navigation satellite system,BDS)/GPS/GLONASS三系統(tǒng)八頻率的GNSS信號,具體包括BDS B1/B2/B3、GPS L1/L2/L5和GLONASS L1/L2,并針對高速鐵路特殊的觀測環(huán)境對該接收機的電磁兼容性、防水、抗震等方面做了特殊設計。IMU采用中國自主研發(fā)的某光纖慣性導航系統(tǒng),其航向精度0.05°,俯仰、橫滾精度0.02°。通過精密的結構設計與基于ARM架構主控板開發(fā),實現(xiàn)了多傳感器的精密安裝、統(tǒng)一供電、統(tǒng)一時空基準、合理配置重量、動態(tài)數(shù)據(jù)采集等功能。該軌檢小車既可用于測量軌道外部幾何參數(shù),也可用于測量軌道內部幾何參數(shù)。1.3 數(shù)據(jù)處理中心

數(shù)據(jù)處理中心對軌檢小車的各傳感器、GNSS CORS及其附近的IGS參考站的大量觀測數(shù)據(jù)進行集中處理分析并形成最終的施工方案。GNSS/INS多傳感器組合高速鐵路軌道測量方法流程如圖3所示。步驟1:GNSS CORS與附近的IGS參考站進行聯(lián)測,其中,聯(lián)測的已知站不少于兩個,觀測有效時段不少于8 h/d。GNSS CORS與IGS參考站由數(shù)據(jù)處理中心定期接收、存儲、處理和分析,通常1次/d。以IGS參考站作為約束點,進行控制網(wǎng)整體三維約束平差,以此確定工程獨立坐標系。這些控制點的GNSS精確坐標與已知坐標進行對比,可用于預判軌道路基變形情況,還可為軌道幾何狀態(tài)檢測提供位置基準。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：2991098