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武汉大学原创技术惯导小车应用于高铁建设领域
2020-10-16 武汉大学

  近日,武汉大学卫星导航定位技术研究中心牛小骥教授团队研发的高铁轨道几何状态惯性测量仪(俗称惯导小车)在京沈高铁建设项目中成功应用,引发行业关注,并被央视新闻报导。在此项目中,惯导小车成功使用了最新的北斗三号全球卫星导航系统精密定位技术,是我国北斗三号系统自7月31日正式开通后,首次工程化应用于高铁轨道精测领域,确保轨道严格达到设计标准。

  该项目是今年6月份启动的第二代北斗重大专项“北斗铁路行业综合应用示范工程”的重点课题,由武汉大学与中铁第五勘察设计院集团有限公司(简称铁五院)合作完成,课题负责人为武汉大学卫星导航定位技术研究中心特聘副研究员陈起金博士。该项目的成功实施将有效促进北斗系统产业化应用发展,是“中国北斗”与“中国高铁”两张国家名片的全面深度融合。同时,该小车集成了最新的国产北斗接收机,全部核心传感器(包括芯片)实现了国产化,对我国北斗应用和高铁建设具有重要意义。

  京沈高铁是我国“八纵八横”高速铁路主通道之一“京哈-京港澳通道”的重要组成部分。为确保年底通车,在北京朝阳枢纽至顺义段工段现场,参建单位在该区段的有砟轨道数字化捣固工作中广泛采用先进的数字化作业手段代替常规人工检测。现场利用两个型号的惯导小车(全站仪惯导小车和北斗惯导小车)开展轨道绝对线位和几何形态精测工作,指导后续大机捣固作业。在工期异常紧张的情况下,保质保量地如期完成了朝阳枢纽至顺义段双线合计49.6km的有砟轨道精测建设任务,为下一步京沈高铁全线联调联试列车按照设计时速平稳运行奠定了坚实基础。

  陈起金介绍:“惯导轨检小车的原理是利用惯性导航及多传感器组合技术实现高铁轨道三维坐标、姿态、轨距等几何参数的移动精密测量。相比于传统光学测量手段,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,并大幅度降低了测量成本和外业复杂度,对我国这一高铁大国具有格外重要的意义。”

  据悉,惯导小车是导航定位系统应用于工程测量的原创性技术,由陈起金于2012年攻读研究生期间提出,并完成了方案设计和核心技术攻关,申请了相关专利。该技术首篇论文即获得美国导航学会国际卫星导航年会优秀学生论文奖(ION GNSS Student Paper Award,当年全球仅6人获奖),引起了国际同行关注。研发团队持续攻关,不断打磨和改进技术方案,至今已经完成该技术的科技成果转化,与合作单位(铁五院、武汉迈普时空导航科技有限公司和广州大铁锐威科技有限公司)联合研制生产了三种型号适用于不同场景的轨检小车,先后获得2019年中国国际工业博览会高校展区特等奖和2018年中国国际高新技术成果交易会优秀产品奖。至今已成功应用于全国2/3的铁路局,实际工程应用超过6000公里。

惯导小车在京沈高铁应用示范现场(左2为陈起金)

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