近几年，高铁已成为人们出行的重要交通工具之一，高铁出行给人最大的感受就是快捷平稳。乘客可以在以350公里时速运行的高铁车厢中“闲庭信步”，可以在车窗边上竖硬币不倒，这些都有赖于高铁线路的高平顺性。

高铁行驶过程中，硬币稳稳“站立”

一旦轨道不够平顺，就会导致机车车辆出现系统震动，对轮轨噪声、轮轨相互作用力以及乘车舒适性、安全性等都会产生直接影响。

我国铁路的标准轨距为1435毫米，在国标TB10082-2017铁路轨道设计规范中，对各类轨道的静态平顺度都有着明确的说明。以有砟轨道（轨下基础为石质散粒道床的轨道）为例，对不同几何参数的不同时速类别，有相应的容许偏差值规定：

高速铁路、城际铁路正线有砟轨道线路静态平顺度规定

为最大限度保证轨道的平顺性，工作人员需要精准获取轨道的三维位置坐标、轨道间距等，实现轨向、高低、轨距、水平等各项几何参数的高精度测量，及时发现与设计位置之间的偏差。

轨向偏差量图示

高低偏差量图示

早期建设和维修铁路时，技术人员使用轨距尺测量轨道，作业效率低；后期使用全站仪配合轨道测量仪，但一个小时只能测量200米。

近日，有科研团队使用“惯导+北斗”技术，实现高铁轨道毫米级形变测量，服务轨道精调。在京沈高铁朝阳枢纽至顺义段施工现场，来自中铁第五勘察设计院集团有限公司和武汉大学的工程技术人员用一台北斗惯性组合导航铁路轨道几何状态测量仪（俗称北斗惯导小车），对上述路段双线合计49.6公里的有砟轨道进行了多回合精测任务，确保轨道的位置和平顺性严格达到设计标准，进而保障高速列车平稳运行。

工作人员运用“北斗惯导小车”对轨道进行精测（图片源自网络）

北斗惯导小车系统组成

北斗惯导小车集成了惯性导航系统（INS）、支持北斗三号的国产卫星导航接收机（GNSS），可快速精准获取轨道的三维位置坐标、姿态和轨距，实现轨道中线里程、轨向、高低、轨距、水平等各项几何参数的高效测量。

推动“北斗惯导小车”进行精准测量作业（图片源自网络）

测量时，工作人员需要在轨道上推动北斗惯导小车，因为小车是在三维空间里进行运动的，因此可以通过建立空间坐标轴，加上测量过程中收集到的3个方位的各项数据，通过计算机计算出轨道各部分的空间坐标，再进一步计算连续点位数值是否存在非正常偏差。

北斗惯导小车工作原理

使用北斗惯导小车后，每个小时可以测量3至5公里，作业效率较以往提升20倍以上，并实现毫米级测量精度（相对精度）。

常规情况下，惯导系统的数据计算是一个积分过程，整个过程耦合了定位陀螺仪和加速度计的误差，误差快速累积会对计算结果产生一定影响。采用北斗卫星定位技术，可有效抑制误差的累积，使整套系统在长时间内都维持在一个高精度的水准。惯性导航强大角度和位置推算能力结合北斗的绝对定位，实现了连续移动测量，并达到铁路轨道内部几何参数毫米级、里程厘米级测量精度（相对精度），精准定位轨道形变发生的位置，满足高铁有砟轨道数字化捣固要求。

“北斗惯导小车” 集成了最新的国产北斗接收机，全部核心传感器（包括芯片）实现了国产化，高效的精准作业能力为联调联试列车按照设计时速平稳运行奠定了坚实基础，对北斗应用和高铁建设具有重要意义，推动着北斗在高铁建设领域的更广泛应用。