科技日报|中国高铁跑得这么稳 竟和天上的北斗卫星有关


科技日报|中国高铁跑得这么稳 竟和天上的北斗卫星有关
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工作人员正在利用北斗惯导小车进行轨道精测 受访者供图
与利用轨距尺进行测量或全站仪半自动测量等传统手段相比,北斗惯导小车在保证测量精度的同时,作业效率提升了20倍以上,大幅度降低了测量成本和外业复杂度。
10月28日,国新办就2020年前三季度交通运输经济运行情况举行发布会。交通运输部新闻发言人、政策研究室主任吴春耕介绍,目前,大概有698.61万辆道路营运车辆已经安装使用北斗系统。交通运输部出台了交通运输行业应用北斗卫星的专项规划,铁路、公路等重点领域的政策指导正在不断加强。
在此前10天左右,来自中铁第五勘察设计院集团有限公司(以下简称铁五院)的工程师们,与武汉大学的工程技术人员进行合作,将自主研发的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),成功用在京沈高铁朝阳枢纽至顺义段施工现场,完成了近50公里有砟轨道的多回合精测任务。
这是北斗三号全球卫星导航系统首次工程化应用于高铁建设领域,直接服务于轨道精调,确保轨道的位置和平顺性严格达到设计标准。
那么,距离地球几万公里的北斗系统,如何给铺设于地面的交通干线“把脉”?又能达到怎样的测量精度呢?
保证轨道平顺 要进行多种数据精准测量
据介绍,乘客可以在以350公里时速运行的高铁车厢中“闲庭信步”,在车窗边上竖硬币不倒,都有赖于高铁线路的高平顺性。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。
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。
“简单来说,需要先通过测量确定轨道中心线的实际位置,得出其与设计位置在平面(轨向)和高程(高低)方向的偏差。然后根据这个偏差,计算出调整量。”铁五院北斗铁路行业综合应用示范工程项目技术负责人饶雄说。
早期建设和维修铁路时,技术人员需要使用轨距尺手动测量轨道,作业效率非常低。
后期使用专门的高精度全站仪进行轨道测量。测量人员会在轨道中线上临时架设一个三脚架,然后将高精度全站仪架在三脚架上,以光电扫描的方式测得选取样点的信息,进而再推算钢轨的坐标数据,每根轨枕都要重复一次,一个小时只能测量200米。
随着高铁建设的飞速发展,轨道精测技术也在不断演进。惯性组合导航铁路轨道几何状态测量仪,也叫惯导小车,是目前最为常见的测量方式。