AIS 800T惯导轨道测量仪技术方案

全站仪惯导型轨道几何状态测量仪

产品参数及技术方案

1 技术方案

1.1 工作任务

有砟轨道建设期粗调阶段轨道精调（绝对）；有砟轨道建设期精

调阶段轨道精测（绝对）；无砟轨道建设期长轨精调阶段轨道精测（绝

对）；轨道验收（相对、TQI）；维护期轨道精测（绝对）；维护期轨道

不平顺检测（相对、TQI）及地铁/有轨电车相关轨道的精测，提供相

应的轨道调整方案及建议。

1.2 技术依据

《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2000）；

《铁路轨道检查仪》（TB/T3147-2012）；

《客运专线轨道几何状态测量仪暂行技术条件》（科技基

[2008]86号）；

《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》（TB10754-2010，J1150-

2011）；

《时速200 公里及以上铁路工程基桩控制网（CPⅢ）测量管理

办法》（铁建设〔2008〕80号）；

《工程测量规范》（GB50026-2007）；

施工合同文件及路局要求；

国家和铁路总公司其他现行技术规范、规程、标准、指南及规定。

1.3 技术线路

1.3.1 基础资料

设备作业必备条件，作业前找施工单位获取。

1.3.2 轨道控制网资料

轨道控制网（CPIII）资料精度满足要求且通过评估，包括：CPIII

点号、东坐标、北坐标、高程、备注、换带信息等，CPIII点号必须与

现场实际标注的统一，如果编号不统一，需要转换统一后方可使用。

1.3.3 线路设计资料

1.3.3.1 平曲线资料

（1）交点法，包括：交点编号、交点里程、交点东坐标、交点北

坐标、交点高程、前缓和曲线长、曲线半径、后缓和曲线长、超高等

信息。

图 1 平曲线（交点）原始资料

（2）特征点，包括：直缓（ZH）点东坐标/北坐标、缓圆（HY）

点东坐标/北坐标、圆缓（YH）点东坐标/北坐标、缓直（HZ）点东坐

标/北坐标，缓和曲线长、圆曲线半径、里程等信息。

通过软件界面计算的里程、方位角与原始资料检核，判断平曲线

设计资料录入是否有误。

1.3.3.2 竖曲线资料

竖曲线资料包括：里程、轨面设计高程、类型（直线/圆）、竖曲

线半径、坡率、曲线长等信息。通过软件界面计算的坡率与原始资料

检核，判断平曲线设计资料录入是否无误。

图 2 竖曲线资料展示

1.3.3.3 断链资料

用户根据断链表数据输入，没有可不输入。

1.3.3.4 超高资料

根据平曲线里程进行输入。如果平曲线是交点法输入，不需要单

独输入超高；如果平曲线是特征点输入，必须在超高界面单独输入且

里程与平曲线对应。

1.3.3.5 轨距加宽资料

用户根据轨距加宽表输入，没有可不输入。

1.3.3.6 投影带

用户根据实际投影带信息输入即可。

1.4 技术原理

1.4.1 非整平后方交会

AIS 800T使用的全站仪直接架设在小车上，整个作业过程中，全

站仪不需要对中、整平、搬站，直接根据软件向导，完成不少于4点

且非单标的后方交会自由设站即可。

1.4.2 精密机械结构

AIS 800T采用镁铝合金材料，整车轻便，车体几何尺寸稳定，不

易受外界稳定变化影响。设备加工、装配精密，各行走轮工作母线在

同一个平面内，其平面度公差为0.3mm；在150N压力下，行走轮和

测量轮的变形量满足：全跳动量≤0.02mm；弹性变形0.010mm；测量

轮直径变化量：0.02mm。

1.4.3 惯导轨道测量技术

无砟轨道、有砟轨道、城铁/轻轨、有轨电车、火箭撬滑轨等轨道

采用基于惯性导航原理的AIS 800T惯导轨道测量仪，使用全站仪获

取基于轨道控制网（CPIII）的绝对坐标，利用全站仪优秀的静态测量

精度与惯性导航系统优良的动态测量性能相辅助，在保证轨道亚毫米

级测量精度的同时大大提升作业效率。

图 3 有砟轨道精测现场

AIS 800T是一款基于战术级激光机抖惯性导航模块的轨道几何

状态测量仪器，该设备以200Hz的频率对轨道的几何状态（加速度和

角速度）进行测量，通过先进的轨道测量专用组合导航算法，得到惯

导中心的三维位置坐标，再设备几何尺寸将惯导中心坐标投影至左右

钢轨顶面，根据左右轨三维坐标即可计算出轨道水平和高低方向上的

不平顺值，结合轨距传感器的测量值计算轨距，根据惯导解算得的横

滚角计算轨道超高，最终可生成长轨精调所需的各项调整量。

1.4.4 多传感器融合

AIS 800T将战术级惯性导航系统、高精度全站仪、轨距传感器、

里程传感器、轨枕识别器、高速采集与存储器集成在一个便携且可快

速拆装的测量平台上。数据处理时，以惯性导航系统为核心，应用先

进的多源数据融合技术，在动态模式下实现亚毫米级检测精度。

1.5 轨道测量作业细则

1.5.1 准备工作

1) 软件运行环境要求：WIN7、WIN10、WINXP旗舰版，（.NET4.0）

运行环境。

2) 设备标配松下CF-19/20军用笔记本电脑，电脑标配9针串口

一个，USB2.0接口两个，WIFI模块可用，WIFI硬件模块设

为开。

3) 软件狗驱动正确安装（软件狗指示灯常亮）。

4) 软件正确安装，打开软件，新建工程项目。

5) 按照软件格式要求，整理控制点文件，并导入控制点文件。

6) 按照软件格式要求，查找（整理）设计文件信息，录入（导入）

软件。

7) 软件与硬件连接，测试各模块间通讯是否正常。

8) 轨道表面干净，焊缝打磨完成，没有道砟覆盖，符合作业条件。

1.5.2 现场作业

现场作业时，推荐6人一组，1人防护，3人摆放棱镜，2人操作

仪器（保证设备及时下道）。设备作业效率取决于棱镜安放速度及控

制点精度。详细使用说明请参照《AIS800T快速操作手册1.0》。

图 4 现场作业

1) 设备建议在钢轨上拼装，先拼装车体单双轮部分并紧固，然后

拼装加高杆，再拼装惯导，接着安放电脑并打开，最后安装全

站仪及各部分连接电缆。车体单双轮紧固之前，禁止进行其他

模块的组装。

2) 设备拼装完成，“在前后1m范围内，前后推动设备”，让设备

自密贴机构受力均匀，导向轮与钢轨内侧面充分密贴，然后回

到起点位置，准备测量作业。

3) 打开硬件设备电源开关，进入数据采集模式；

4) 打开软件，连接设备。

5) 传感器检校：按照倾角传感器检校步骤进行，检校成果需保存，

否则检校不成功，需要重新检校。

图 5 传感器检校

6) 重复步骤（2）（3）（4）。

7) 新建作业，开始惯导初始化，等待设备初始化完成。

图 6 测量流程

8) 开始测量，利用设备前后各2对（共3~4对）控制点非整平自

由设站，设站精度需满足要求。保存设站成果，查看当前位置

轨道偏差（初步判断是否有误）。

图 7 非整平自由设站界面（超限实时报警）

9) 设备向前推行2对控制点距离（约120m），重复步骤（8）操

作。

图 8 现场作业示意图

10) 作业完成时，在终点位置也需要完成步骤（8）操作，然后结

束测量，作业完成。

11) 车体USB接口处插入U盘，点击右键，自动导出数据至U盘。

12) 将装有当前作业数据的U盘插入电脑，点击拷贝数据，数据

将自动导入当前作业中。

13) 退出数据采集界面，打开数据处理界面，选择当前作业，点击

数据处理；数据处理成果，点击保存，退出数据处理界面。

图 9 数据全自动计算提示

14) 打开报表界面，按照需求导出成果文件。

图 10 成果报表展示

1.6 注意事项

1.6.1 全站仪模块

1) 本设备需要全站仪开通GeoCom通讯许可。

2) 全站仪操作需严格按照仪器使用要求，充分适应环境温度。

3) 温度气压改正需根据使用环境及时操作。

4) 通讯参数需要与软件保持一致。

5) 棱镜常数需要根据现场实际使用的棱镜保持一致。

6) 全站仪需定期进行检校。

7) 每天作业前，在避免阳光直射的环境下，对仪器进行检核。

8) 若发现ATR、i角、补偿器误差较大时，根据需求进行分项或

组合校准。

9) 校准时要慎重操作，确认误差较大方可进行，校准步骤和方法

需严格按照标准执行。

10) 仪器经过长途运输、颠簸严重、轻微磕碰等可能影响测量精度

时，都必须及时进行检核。

1.6.2 惯性导航模块

1) 按照仪器使用要求及时标定。

2) 仪器经过长途运输、颠簸严重、轻微磕碰等可能影响测量精度

时，都必须及时进行检核。

1.6.3 AIS 800T设备

1) 加高柱与车体连接定位面必须保护好，出现磕碰或磨损严重

等情况，需要及时重新检校。

2) 设备经过长途运输、颠簸严重、轻微磕碰等可能影响测量精度

时，都必须及时进行检核，检核方法：同一段轨道，双轮在左

轨测一次，双轮在右轨测一次，对比中线及左右轨偏差。

3) 正常使用时，每周必须对设备进行校核一次，检核时，首先检

核轨距、超高，然后检核轨向高低。

4) 检核时，必须与现场使用的道尺、轨检小车等其他设备放在同

一平台进行检核，条件不允许时，可以在直线轨道上进行。

5) 现场不允许对设备参数随意进行调整，如参数确实需要检校

调整时，必须使用专用检校工具按照操作流程进行。

6) 现场轨面障碍物较多，不符合测量条件时，需及时与相关部门

沟通，调整施工方案，保证测量环境满足要求。

7) 数据采集过程中，发现轨面较脏，附着物过多时，设站操作完

成后，使用刷子等清理，避免附着物过多导致里程计误差较大

或错误。

8) 若出现里程轮滑动等异常情况时，需及时结束作业；排除故障

后，重新退回到上一测站，重新新建作业开始测量。

2 设备配置

2.1 现场作业配置

1) 自动伺服全站仪，推荐使用TS15/16、TS50/60；

2) 军用级别笔记本电脑；

3) 配套CPIII棱镜及棱镜杆；

4) 惯导轨检仪一套。

2.2 仪器标准配置

序号 名称 型号 数量 备注

1 1

2 1

3 1

4 1

5

6 POS620 1

7 29.4V/2Ah 1

8 DT-GJY-WIFI 1

小车单轮部分

小车双轮部分

加高支架 含供电电池

小车推杆

专用软件

惯性导航仪

供电电池适配器

WIFI天线

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

惯导数据传输电缆

单双轮连接电缆 2BWT双插头焊线

Y型数据传输电缆 根据仪器选配

全站仪外挂电池

外挂电池适配器

小车拼装工具 内六角扳手

设备运输箱

数据导出U盘 工业级

军用级电脑 型号可选

电脑适配器 适配

2.3 设备参数

精度指标

检测范围（可定制

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

轨距

8/76）

线路测量重复性

轨距变化率测量重复性

检测范围 -225mm～225mm

超高

线路测量重复性

扭曲测量重复性

里程计（光电计数器）误差 ±1‰（每2~3对CPIII自动修正）

轨向 不平顺性测量误差

≤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）

主要参数分辨率

高低 不平顺性测量重复性

轨距、超高

轨向、高低

绝对位置参数

相对位置参数

基本参数

温度范围 -25℃~+50℃

相对湿度 0～95%，无凝结

≤0.01mm

≤0.01mm

≤0.0001m

≤0.01mm

多点绝对控制：2~3km/h

作业效率 相对测量：3~5km/h（人

推）

惯导数据更新频率

工作时间 ＞8h

系统绝对精度

作业模式 单车动态连续作业

200Hz

优于1mm（不含CPIII误

差）

2.4 产品商务报价

产品商务报价：略。