與利用軌距尺進(jìn)行測(cè)量或全站儀半自動(dòng)測(cè)量等傳統(tǒng)手 段相比，北斗慣導(dǎo)小車在保證測(cè)量精度的同時(shí)，作業(yè)效率提 升了20倍以上，大幅度降低了測(cè)量成本和外業(yè)復(fù)雜度。

10 月 28 日，國(guó)新辦就 2020 年前 三季度交通運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況舉行發(fā) 布會(huì)。交通運(yùn)輸部新聞發(fā)言人、政策 研究室主任吳春耕介紹，目前，大概有 698.61 萬(wàn)輛道路營(yíng)運(yùn)車輛已經(jīng)安裝 使用北斗系統(tǒng)。交通運(yùn)輸部出臺(tái)了交 通運(yùn)輸行業(yè)應(yīng)用北斗衛(wèi)星的專項(xiàng)規(guī) 劃，鐵路、公路等重點(diǎn)領(lǐng)域的政策指導(dǎo) 正在不斷加強(qiáng)。

在此前10天左右，來(lái)自中鐵第五 勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱 鐵五院)的工程師們，與武漢大學(xué)的工 程技術(shù)人員進(jìn)行合作，將自主研發(fā)的 北斗慣性組合導(dǎo)航鐵路軌道幾何狀態(tài) 測(cè)量?jī)x(俗稱北斗慣導(dǎo)小車)，成功用 在京沈高鐵朝陽(yáng)樞紐至順義段施工現(xiàn) 場(chǎng)，完成了近50公里有砟軌道的多回 合精測(cè)任務(wù)。

這是北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 首次工程化應(yīng)用于高鐵建設(shè)領(lǐng)域，直 接服務(wù)于軌道精調(diào)，確保軌道的位置 和平順性嚴(yán)格達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

那么，距離地球幾萬(wàn)公里的北斗 系統(tǒng)，如何給鋪設(shè)于地面的交通干線 “把脈”?又能達(dá)到怎樣的測(cè)量精度 呢?

保證軌道平順 要進(jìn)行多種數(shù)據(jù)精準(zhǔn)測(cè)量

據(jù)介紹，乘客可以在以 350 公里 時(shí)速運(yùn)行的高鐵車廂中“閑庭信步”， 在車窗邊上豎硬幣不倒，都有賴于高鐵 線路的高平順性。一旦軌道不夠平順， 就會(huì)導(dǎo)致機(jī)車車輛出現(xiàn)系統(tǒng)震動(dòng)，對(duì)輪 軌噪聲、輪軌相互作用力以及乘車舒適 性、安全性等都會(huì)產(chǎn)生直接影響。

為最大限度保證軌道的平順性， 工作人員需要精準(zhǔn)獲取軌道的三維位 置坐標(biāo)、軌道間距等，實(shí)現(xiàn)軌向、高低、 軌距、水平等各項(xiàng)幾何參數(shù)的高精度 測(cè)量。

“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，需要先通過測(cè)量確定 軌道中心線的實(shí)際位置，得出其與設(shè) 計(jì)位置在平面(軌向)和高程(高低)方 向的偏差。然后根據(jù)這個(gè)偏差，計(jì)算出 調(diào)整量。”鐵五院北斗鐵路行業(yè)綜合應(yīng) 用示范工程項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人饒雄說(shuō)。

早期建設(shè)和維修鐵路時(shí)，技術(shù)人 員需要使用軌距尺手動(dòng)測(cè)量軌道，作 業(yè)效率非常低。

后期使用專門的高精度全站儀進(jìn) 行軌道測(cè)量。測(cè)量人員會(huì)在軌道中線 上臨時(shí)架設(shè)一個(gè)三腳架，然后將高精 度全站儀架在三腳架上，以光電掃描 的方式測(cè)得選取樣點(diǎn)的信息，進(jìn)而再 推算鋼軌的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，每根軌枕都要 重復(fù)一次，一個(gè)小時(shí)只能測(cè)量200米。

隨著高鐵建設(shè)的飛速發(fā)展，軌道 精測(cè)技術(shù)也在不斷演進(jìn)。慣性組合導(dǎo) 航鐵路軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x，也叫慣 導(dǎo)小車，是目前最為常見的測(cè)量方式。

饒雄說(shuō)，有了慣性導(dǎo)航技術(shù)，用一 臺(tái)設(shè)備就能對(duì)任意位置的軌道幾何形 位進(jìn)行精準(zhǔn)定位，測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了一 站式集成處理，在保證精度的同時(shí)顯 著提高了作業(yè)效率。這也意味著，將 鐵路軌道數(shù)據(jù)采集模式交給慣導(dǎo)小車 后，就可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集，數(shù)據(jù)自動(dòng)處 理，基本不需要現(xiàn)場(chǎng)做過多的操作。

有了北斗助力 測(cè)量精度更高作業(yè)效率提升20倍

在前期積累的技術(shù)和產(chǎn)品基礎(chǔ)上，鐵 五院聯(lián)合武漢大學(xué)共同組成研發(fā)團(tuán)隊(duì)，對(duì) 鐵路普遍采用的慣導(dǎo)小車開展了國(guó)產(chǎn)化 改造升級(jí)。新研發(fā)的北斗慣導(dǎo)小車集成 了多項(xiàng)國(guó)產(chǎn)技術(shù)，最大特點(diǎn)就是采用國(guó)產(chǎn) 北斗芯片。

“項(xiàng)目集成了支持北斗三號(hào)的國(guó)產(chǎn)衛(wèi) 星導(dǎo)航接收機(jī)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，用于替換 傳統(tǒng)軌道精測(cè)手段。”饒雄說(shuō)。北斗導(dǎo)航 與慣性導(dǎo)航功能可以形成互補(bǔ)，提高系統(tǒng) 的整體導(dǎo)航精度、導(dǎo)航性能以及空間校準(zhǔn) 能力。

據(jù)了解，北斗的精密定位功能結(jié)合慣 性導(dǎo)航強(qiáng)大角度和位置推算能力，可以實(shí) 現(xiàn)連續(xù)移動(dòng)測(cè)量，工作人員推著小車一路 走一路就能同時(shí)進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，測(cè)量效率 可以達(dá)到步行的每小時(shí)5公里左右甚至更 快。因?yàn)楸倍废到y(tǒng)獨(dú)特的星座設(shè)計(jì)，在中 國(guó)上空的北斗衛(wèi)星數(shù)量更多，所以測(cè)量精 度更高，抗干擾性和可靠性也更強(qiáng)。

另外，北斗的高精測(cè)量能力還能有效 幫助減少測(cè)量誤差。“采用北斗或者其他 衛(wèi)星定位技術(shù)，可有效抑制誤差的累積， 使整套系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都維持在一個(gè)高 精度的水準(zhǔn)。”饒雄說(shuō)，與利用軌距尺進(jìn)行 測(cè)量或全站儀半自動(dòng)測(cè)量等傳統(tǒng)手段相 比，北斗慣導(dǎo)小車在保證測(cè)量精度的同 時(shí)，作業(yè)效率提升了20倍以上，大幅度降 低了測(cè)量成本和外業(yè)復(fù)雜度。

“采用國(guó)產(chǎn)北斗芯片，我們這臺(tái)慣導(dǎo) 小車核心傳感器完全國(guó)產(chǎn)化，變得自主可控， 擺脫了對(duì)其他導(dǎo)航設(shè)施的依賴?！别埿壅f(shuō)。

相關(guān)鏈接

這些鐵路“黑科技”都與北斗有關(guān)

事實(shí)上，看起來(lái)遠(yuǎn)在九霄之上的北 斗，已經(jīng)來(lái)到了我們身邊，多項(xiàng)成功運(yùn)用 于鐵路建設(shè)的“黑科技”，都與北斗有關(guān)。

精準(zhǔn)定位中歐班列

中歐班列的運(yùn)距都在1萬(wàn)公里以上，很多時(shí)候會(huì)經(jīng)過無(wú)人區(qū)，列車經(jīng)過這 些區(qū)域的時(shí)候，信號(hào)就丟失了，沒有辦法 保存。現(xiàn)在安裝了北斗定位系統(tǒng)以后， 可以實(shí)時(shí)把列車的運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄下來(lái)， 等到列車運(yùn)行到有移動(dòng)通訊信號(hào)的地方 后，再回傳給中歐班列運(yùn)行服務(wù)中心，確保了信息的完整性。目前，中歐班列聯(lián) 通 21 個(gè)國(guó)家 72 個(gè)城市，北斗衛(wèi)星能夠跟蹤中歐班列運(yùn)行軌跡，定位精準(zhǔn)到 10 米 以內(nèi)。

全天候發(fā)布預(yù)警信息

北斗基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)應(yīng)用可對(duì)鐵路設(shè) 備設(shè)施及沿線環(huán)境全天候，進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng) 化高精度監(jiān)測(cè)，采集原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的解算分 析、預(yù)警信息的發(fā)布等功能。

及時(shí)掌控機(jī)車狀態(tài)

中國(guó)機(jī)車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)(CMD 系統(tǒng))通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)將機(jī)車 故障、報(bào)警信息、機(jī)車位置信息等及時(shí)傳輸 到地面系統(tǒng)，完成車對(duì)地、地對(duì)車數(shù)據(jù)的 采集處理傳輸。職能部門可以及時(shí)掌握機(jī) 車故障、報(bào)警信息、機(jī)車位置信息和機(jī)車工作 質(zhì)量狀態(tài)。機(jī)車乘務(wù)員對(duì)機(jī)車質(zhì)量控制 的便捷性和有效性大大提升。(咸寧日?qǐng)?bào)綜合)