“中国高铁跑得这么稳 竟和天上的北斗卫星有关”

北斗惯性制导车与利用轨距测量和全站仪半自动测量等传统手段相比，保证了测量精度，工作效率提高了20倍以上，测量价格和外业较多，复杂度大幅降低。

10月28日，国务院新闻办公室就去年第三季度交通运输经济运行情况召开发布会。 交通运输部信息发言人、政策研究室主任吴春耕介绍说，目前有698.61万辆道路运营车辆搭载北斗系统。 交通运输部发布了在交通运输领域应用北斗卫星的专项规划，铁路、公路等重点行业的政策指导不断加强。

此前10日左右，来自中铁第五勘察设计院集团有限企业(以下简称中铁五院)的工程师们与武汉大学工程技术人员合作，将自主研制的北斗惯性组合导航铁路轨道几何状态测量仪(俗称北斗惯性制导车)，在京沈高速铁路朝阳枢纽顺义段工地，

北斗三号全球卫星导航系统首次工程化为高速铁路建设行业，直接服务于轨道微调，确保轨道位置和平顺性严格符合设计标准。

那么，距离地球数万公里的北斗系统，如何给地面铺设的交通干线“安上脉搏”呢？ 能得到什么样的测量精度呢？

为了使轨道平滑，需要准确测量多个数据

据介绍，乘客可以在时速350公里的高铁车辆中“闲庭信步”，在窗户旁边立硬币也不会倒下，依赖于高铁路线的高度平坦性。 如果轨道不平滑，机车车辆会产生系统振动，直接影响轨道噪声、轨道相互作用力、乘坐舒适度、安全性等。

需要最大限度地确保轨道的平坦性，工作人员准确获取轨道的三维位置坐标、轨道间距等，实现轨道方向、高低、轨距、水平等各几何参数的高精度测量。

“简单来说，有必要通过测量轨道中心线的实际位置来求出设计位置、平面(轨道方向)和标高(高低)方向的偏差。 然后根据该偏差计算调整量。 中铁五院北斗铁路领域综合应用示范工程项目技术负责人饶平说。

早期建设和维修铁路时，技术人员需要使用轨距手动测量轨道，工作效率非常低。

后期利用专业的高精度全站仪进行轨道测量。 测量者在轨道中线上暂时架设三脚架，将高精度的全站仪架在三脚架上，用光电扫描的方法测量所选点的新闻，推测轨道的坐标数据，每个枕头一次，每小时只能测量200米。

随着高速铁路建设的迅速发展，轨道精密测量技术也在不断发展。 惯性组合导航铁路轨道几何状态测量仪又称惯性制导小车，是目前最常见的测量方法。

饶毅介绍说，惯性制导车主要包括陀螺仪、加速度计、惯性导航系统、卫星定位系统等。 测量时，商家必须在轨道上推惯性制导小车。 购物车在三维空之间运动。 这是因为，通过建立空间的坐标，可以将测量中收集的3个方位的各数据相加，用计算机计算轨道各部分的空间的坐标，进一步计算连续点值是否有异常。

饶平表示，通过惯性导航技术，任意位置的轨道几何位置都能通过一台设备准确定位，测量数据一站式综合解决，保证了精度，提高了工作效率。 这意味着铁路轨道数据采集模式交给惯导推车后，可以自动采集，数据自动解决，几乎不需要现场过度操作。

北斗辅助测量精度提高，工作效率提高20倍

基于前期积累的技术和产品，铁五院与武汉大学共同组成研发队伍，对铁路普遍使用的惯导车展开国产化改造升级。 新开发的北斗惯性制导小车集成了多种国产技术，最大的优点是使用国产北斗芯片。

“该项目将集成支持北斗三号的国产卫星导航接收机和惯性导航系统，用于替代一直以来流传的轨道精密测量手段。 ”。 饶舌说。 北斗导航和惯性导航功能相辅相成，可以提高整个系统的导航精度、导航性能和空之间的校准能力。

据悉，北斗精密定位功能结合惯性导航强大的立场和位置推算能力，可实现连续移动测量，工作人员推着小车行走可进行测量计算，测量效率达到步行每小时5公里以上。 由于北斗系统独特的星座设计，我国北斗卫星空数量不断增加，测量精度高，抗干扰性和可靠性也很强。

另外，北斗的高精细测量能力还能有效降低测量误差。 惯导系统数据计算通常是一个积分过程，整个过程结合了定位陀螺和加速度计的误差，误差的快速积累对计算结果有一定的影响。 与常规测量和全站仪半自动测量等传统手段相比，“使用北斗和其他卫星定位技术，可以比较有效地抑制误差积累，使整个系统长期维持在高精度水平”的搭接方式保证了北斗惯性制导小车的测量精度，

“使用国产北斗芯片，我们这款惯导车的核心传感器完全国产化，可以自主控制，摆脱了对其他导航设施的依赖。 ”。 饶舌说。

相关链接

这些铁路“黑科技”都与北斗有关

今年中国国家铁路集团有限企业公布的《新时期交通强国铁路先行规划纲要》中确定，到2035年，率先建成智能化铁路网。 高铁拥有北斗卫星导航系统、基于5g通信技术的空天地一体化的“超级大脑”。 事实上，看似遥远的北斗，已经来到我们身边，许多铁路建设成功的“黑科技”都与北斗有关。

精密定位中欧班列

中欧班列的运输距离都在1万公里以上，经常通过无人区，什么地方没有移动通信信号。 以前，列车经过这些区域时，信号丢失，不能留下。 目前安装北斗定位系统后，可以实时记录列车运行数据，列车运行到有移动通信信号的地方，然后再次转发到中欧班列运行服务中心，以确保新闻的完整性。 目前中欧班排联通21个国家72个城市，北斗卫星跟踪中欧班排的运行轨迹，可以准确定位在10米以内。

发布24小时警报新闻

北斗基础设施监控的应用可以对铁路设备和沿线环境进行24小时实时自动化和高精度监控，收集原始监控数据，并对数据进行预解决，实现分析监控数据、发布报警新闻等功能。 例如，浩吉铁路沿线的5座点桥梁和6座点边坡使用基于北斗的高精度位移和变形监测技术，长时间监测基础设施，保证监测的实时性和连续性，比较有效地获取趋势新闻，保证高精度和自动化，增加线路安全保障

及时掌握机车的状态

中国机车远程监控诊断系统( cmd系统)通过北斗卫星导航系统，可以将机车故障、报警消息、机车位置消息等实时传输到地面系统，完成车对地、地对地车数据的采集、解决和传输。 职能部门可以及时掌握机车故障、报警新闻、机车位置新闻和机车工作人员质量状态。 机车乘务员机车质量管理的便利性和比较有效性得到了很大提高。