AIS 800T慣導軌道測量儀技術方案

全站儀慣導型軌道幾何狀態測量儀

產品參數及技術方案

1 技術方案

1.1 工作任務

有砟軌道建設期粗調階段軌道精調（絕對）；有砟軌道建設期精

調階段軌道精測（絕對）；無砟軌道建設期長軌精調階段軌道精測（絕

對）；軌道驗收（相對、TQI）；維護期軌道精測（絕對）；維護期軌道

不平順檢測（相對、TQI）及地鐵/有軌電車相關軌道的精測，提供相

應的軌道調整方案及建議。

1.2 技術依據

《高速鐵路工程測量規范》（TB10601-2000）；

《鐵路軌道檢查儀》（TB/T3147-2012）；

《客運專線軌道幾何狀態測量儀暫行技術條件》（科技基

[2008]86號）；

《高速鐵路軌道工程施工質量驗收標準》（TB10754-2010，J1150-

2011）；

《時速200 公里及以上鐵路工程基樁控制網（CPⅢ）測量管理

辦法》（鐵建設〔2008〕80號）；

《工程測量規范》（GB50026-2007）；

施工合同文件及路局要求；

國家和鐵路總公司其他現行技術規范、規程、標準、指南及規定。

1.3 技術線路

1.3.1 基礎資料

設備作業必備條件，作業前找施工單位獲取。

1.3.2 軌道控制網資料

軌道控制網（CPIII）資料精度滿足要求且通過評估，包括：CPIII

點號、東坐標、北坐標、高程、備注、換帶信息等，CPIII點號必須與

現場實際標注的統一，如果編號不統一，需要轉換統一后方可使用。

1.3.3 線路設計資料

1.3.3.1 平曲線資料

（1）交點法，包括：交點編號、交點里程、交點東坐標、交點北

坐標、交點高程、前緩和曲線長、曲線半徑、后緩和曲線長、超高等

信息。

圖 1 平曲線（交點）原始資料

（2）特征點，包括：直緩（ZH）點東坐標/北坐標、緩圓（HY）

點東坐標/北坐標、圓緩（YH）點東坐標/北坐標、緩直（HZ）點東坐

標/北坐標，緩和曲線長、圓曲線半徑、里程等信息。

通過軟件界面計算的里程、方位角與原始資料檢核，判斷平曲線

設計資料錄入是否有誤。

1.3.3.2 豎曲線資料

豎曲線資料包括：里程、軌面設計高程、類型（直線/圓）、豎曲

線半徑、坡率、曲線長等信息。通過軟件界面計算的坡率與原始資料

檢核，判斷平曲線設計資料錄入是否無誤。

圖 2 豎曲線資料展示

1.3.3.3 斷鏈資料

用戶根據斷鏈表數據輸入，沒有可不輸入。

1.3.3.4 超高資料

根據平曲線里程進行輸入。如果平曲線是交點法輸入，不需要單

獨輸入超高；如果平曲線是特征點輸入，必須在超高界面單獨輸入且

里程與平曲線對應。

1.3.3.5 軌距加寬資料

用戶根據軌距加寬表輸入，沒有可不輸入。

1.3.3.6 投影帶

用戶根據實際投影帶信息輸入即可。

1.4 技術原理

1.4.1 非整平后方交會

AIS 800T使用的全站儀直接架設在小車上，整個作業過程中，全

站儀不需要對中、整平、搬站，直接根據軟件向導，完成不少于4點

且非單標的后方交會自由設站即可。

1.4.2 精密機械結構

AIS 800T采用鎂鋁合金材料，整車輕便，車體幾何尺寸穩定，不

易受外界穩定變化影響。設備加工、裝配精密，各行走輪工作母線在

同一個平面內，其平面度公差為0.3mm；在150N壓力下，行走輪和

測量輪的變形量滿足：全跳動量≤0.02mm；彈性變形0.010mm；測量

輪直徑變化量：0.02mm。

1.4.3 慣導軌道測量技術

無砟軌道、有砟軌道、城鐵/輕軌、有軌電車、火箭撬滑軌等軌道

采用基于慣性導航原理的AIS 800T慣導軌道測量儀，使用全站儀獲

取基于軌道控制網（CPIII）的絕對坐標，利用全站儀優秀的靜態測量

精度與慣性導航系統優良的動態測量性能相輔助，在保證軌道亞毫米

級測量精度的同時大大提升作業效率。

圖 3 有砟軌道精測現場

AIS 800T是一款基于戰術級激光機抖慣性導航模塊的軌道幾何

狀態測量儀器，該設備以200Hz的頻率對軌道的幾何狀態（加速度和

角速度）進行測量，通過先進的軌道測量專用組合導航算法，得到慣

導中心的三維位置坐標，再設備幾何尺寸將慣導中心坐標投影至左右

鋼軌頂面，根據左右軌三維坐標即可計算出軌道水平和高低方向上的

不平順值，結合軌距傳感器的測量值計算軌距，根據慣導解算得的橫

滾角計算軌道超高，最終可生成長軌精調所需的各項調整量。

1.4.4 多傳感器融合

AIS 800T將戰術級慣性導航系統、高精度全站儀、軌距傳感器、

里程傳感器、軌枕識別器、高速采集與存儲器集成在一個便攜且可快

速拆裝的測量平臺上。數據處理時，以慣性導航系統為核心，應用先

進的多源數據融合技術，在動態模式下實現亞毫米級檢測精度。

1.5 軌道測量作業細則

1.5.1 準備工作

1) 軟件運行環境要求：WIN7、WIN10、WINXP旗艦版，（.NET4.0）

運行環境。

2) 設備標配松下CF-19/20軍用筆記本電腦，電腦標配9針串口

一個，USB2.0接口兩個，WIFI模塊可用，WIFI硬件模塊設

為開。

3) 軟件狗驅動正確安裝（軟件狗指示燈常亮）。

4) 軟件正確安裝，打開軟件，新建工程項目。

5) 按照軟件格式要求，整理控制點文件，并導入控制點文件。

6) 按照軟件格式要求，查找（整理）設計文件信息，錄入（導入）

軟件。

7) 軟件與硬件連接，測試各模塊間通訊是否正常。

8) 軌道表面干凈，焊縫打磨完成，沒有道砟覆蓋，符合作業條件。

1.5.2 現場作業

現場作業時，推薦6人一組，1人防護，3人擺放棱鏡，2人操作

儀器（保證設備及時下道）。設備作業效率取決于棱鏡安放速度及控

制點精度。詳細使用說明請參照《AIS800T快速操作手冊1.0》。

圖 4 現場作業

1) 設備建議在鋼軌上拼裝，先拼裝車體單雙輪部分并緊固，然后

拼裝加高桿，再拼裝慣導，接著安放電腦并打開，最后安裝全

站儀及各部分連接電纜。車體單雙輪緊固之前，禁止進行其他

模塊的組裝。

2) 設備拼裝完成，“在前后1m范圍內，前后推動設備”，讓設備

自密貼機構受力均勻，導向輪與鋼軌內側面充分密貼，然后回

到起點位置，準備測量作業。

3) 打開硬件設備電源開關，進入數據采集模式；

4) 打開軟件，連接設備。

5) 傳感器檢校：按照傾角傳感器檢校步驟進行，檢校成果需保存，

否則檢校不成功，需要重新檢校。

圖 5 傳感器檢校

6) 重復步驟（2）（3）（4）。

7) 新建作業，開始慣導初始化，等待設備初始化完成。

圖 6 測量流程

8) 開始測量，利用設備前后各2對（共3~4對）控制點非整平自

由設站，設站精度需滿足要求。保存設站成果，查看當前位置

軌道偏差（初步判斷是否有誤）。

圖 7 非整平自由設站界面（超限實時報警）

9) 設備向前推行2對控制點距離（約120m），重復步驟（8）操

作。

圖 8 現場作業示意圖

10) 作業完成時，在終點位置也需要完成步驟（8）操作，然后結

束測量，作業完成。

11) 車體USB接口處插入U盤，點擊右鍵，自動導出數據至U盤。

12) 將裝有當前作業數據的U盤插入電腦，點擊拷貝數據，數據

將自動導入當前作業中。

13) 退出數據采集界面，打開數據處理界面，選擇當前作業，點擊

數據處理；數據處理成果，點擊保存，退出數據處理界面。

圖 9 數據全自動計算提示

14) 打開報表界面，按照需求導出成果文件。

圖 10 成果報表展示

1.6 注意事項

1.6.1 全站儀模塊

1) 本設備需要全站儀開通GeoCom通訊許可。

2) 全站儀操作需嚴格按照儀器使用要求，充分適應環境溫度。

3) 溫度氣壓改正需根據使用環境及時操作。

4) 通訊參數需要與軟件保持一致。

5) 棱鏡常數需要根據現場實際使用的棱鏡保持一致。

6) 全站儀需定期進行檢校。

7) 每天作業前，在避免陽光直射的環境下，對儀器進行檢核。

8) 若發現ATR、i角、補償器誤差較大時，根據需求進行分項或

組合校準。

9) 校準時要慎重操作，確認誤差較大方可進行，校準步驟和方法

需嚴格按照標準執行。

10) 儀器經過長途運輸、顛簸嚴重、輕微磕碰等可能影響測量精度

時，都必須及時進行檢核。

1.6.2 慣性導航模塊

1) 按照儀器使用要求及時標定。

2) 儀器經過長途運輸、顛簸嚴重、輕微磕碰等可能影響測量精度

時，都必須及時進行檢核。

1.6.3 AIS 800T設備

1) 加高柱與車體連接定位面必須保護好，出現磕碰或磨損嚴重

等情況，需要及時重新檢校。

2) 設備經過長途運輸、顛簸嚴重、輕微磕碰等可能影響測量精度

時，都必須及時進行檢核，檢核方法：同一段軌道，雙輪在左

軌測一次，雙輪在右軌測一次，對比中線及左右軌偏差。

3) 正常使用時，每周必須對設備進行校核一次，檢核時，首先檢

核軌距、超高，然后檢核軌向高低。

4) 檢核時，必須與現場使用的道尺、軌檢小車等其他設備放在同

一平臺進行檢核，條件不允許時，可以在直線軌道上進行。

5) 現場不允許對設備參數隨意進行調整，如參數確實需要檢校

調整時，必須使用專用檢校工具按照操作流程進行。

6) 現場軌面障礙物較多，不符合測量條件時，需及時與相關部門

溝通，調整施工方案，保證測量環境滿足要求。

7) 數據采集過程中，發現軌面較臟，附著物過多時，設站操作完

成后，使用刷子等清理，避免附著物過多導致里程計誤差較大

或錯誤。

8) 若出現里程輪滑動等異常情況時，需及時結束作業；排除故障

后，重新退回到上一測站，重新新建作業開始測量。

2 設備配置

2.1 現場作業配置

1) 自動伺服全站儀，推薦使用TS15/16、TS50/60；

2) 軍用級別筆記本電腦；

3) 配套CPIII棱鏡及棱鏡桿；

4) 慣導軌檢儀一套。

2.2 儀器標準配置

序號 名稱 型號 數量 備注

1 1

2 1

3 1

4 1

5

6 POS620 1

7 29.4V/2Ah 1

8 DT-GJY-WIFI 1

小車單輪部分

小車雙輪部分

加高支架 含供電電池

小車推桿

專用軟件

慣性導航儀

供電電池適配器

WIFI天線

AIS 600T

9 2BWT-JONHON 1

10 1

11 DT00470B 1

12 GEB171 2

13 GKL22 2

14 1

15 AIS 800T 1

16 8G 1

17 CF-19/CF-20 1

18 CF-19/CF-20 1

慣導數據傳輸電纜

單雙輪連接電纜 2BWT雙插頭焊線

Y型數據傳輸電纜 根據儀器選配

全站儀外掛電池

外掛電池適配器

小車拼裝工具 內六角扳手

設備運輸箱

數據導出U盤 工業級

軍用級電腦 型號可選

電腦適配器 適配

2.3 設備參數

精度指標

檢測范圍（可定制

1000,1067,1520/24,1600,1661400mm~1480mm

軌距

8/76）

線路測量重復性

軌距變化率測量重復性

檢測范圍 -225mm～225mm

超高

線路測量重復性

扭曲測量重復性

里程計（光電計數器）誤差 ±1‰（每2~3對CPIII自動修正）

軌向 不平順性測量誤差

≤0.2mm

≤0.03%

≤0.2mm

≤0.375mm

≤0.3mm（30米弦或48a）

≤1mm（300米弦或480a）

≤0.3mm（30米弦或48a）

≤1mm（300米弦或480a）

主要參數分辨率

高低 不平順性測量重復性

軌距、超高

軌向、高低

絕對位置參數

相對位置參數

基本參數

溫度范圍 -25℃~+50℃

相對濕度 0～95%，無凝結

≤0.01mm

≤0.01mm

≤0.0001m

≤0.01mm

多點絕對控制：2~3km/h

作業效率 相對測量：3~5km/h（人

推）

慣導數據更新頻率

工作時間 ＞8h

系統絕對精度

作業模式 單車動態連續作業

200Hz

優于1mm（不含CPIII誤

差）

2.4 產品商務報價

產品商務報價：略。