在中国铁路设计集团有限公司刚刚完成的南广高铁运营监测任务中，中国铁设测绘院针对轨道变形监测和空间限界监测的不同需求以及监测里程长、“天窗”时间紧、数据采集量大、精度要求高等实际情况，先后使用了先进轨道检测仪、激光雷达扫描检测装备，并开发了功能强大的软件系统，使硬件设备发挥了更大潜力，高效完成了检测任务。
轨检小车一走 变形数据全有
2017年10月，中国铁设中标中国铁路南宁局集团有限公司管内南广高铁运营监测任务。这是继2016年以优质服务和过硬技术承担衡柳高铁运营监测赢得业主高度认可后，中国铁设再度与南宁局集团公司进行的深度合作。南宁局集团公司委托中国铁设为主体单位，负责协调指导其他几家设计院开展监测工作，同时负责制订全线的技术标准和作业方案。
中国铁设非常重视和南宁局集团公司的再次合作。为了在项目的运营监测中、在有限的“天窗”时间内，提高检测效率和质量，监测人员没有采用常规技术手段，而是寻求新的方式方法。经过对多种检测手段的对比，他们决定采用一种全新的线型检测技术——A-INS全站仪惯导小车。A-INS轨检技术曾应用于兰新高铁的运营监测中，当时采用A-INS全站仪惯导小车和常规静态轨检小车进行分段作业。最终得到的两种作业方案效率差别明显，A-INS全站仪惯导小车作业效率提高了15倍，节约了90%的人力成本。
A-INS全站仪惯导小车是一款以带有辅助信息的惯性导航系统和高精度全站仪为核心测量单位，辅以轨距尺、里程计、轨枕识别等多项高精度传感器对轨道几何形态进行动态精密测量的仪器。小车在轨道推行过程中可测量出轨道的三维坐标及轨距等信息，极大地提高轨道精密测量速度；通过对数据的专业处理与分析，可直接获取轨距、水平、轨向、高低、正矢、扭曲、轨距变化率等各项轨道参数以进行轨道质量评估；对存在变形的轨道，可给出对应轨枕位置调整数据，用于指导轨道调整。
在检测过程中，小车充分发挥其高效、坚固、便携的优势，有效提高了作业效率。南宁局集团公司相关部门在高度认可的同时，向中国铁设提出了更艰巨的任务——限界检测。
激光雷达扫描实现快、准、全
所谓铁路限界检测，是指机车车辆运行必须在一个安全的空间内，在铁路运营后，要定期检测机车车辆和接近线路的建筑物、设备是否在安全合理的轮廓尺寸内，这是轨检小车测量所不能完成的。同时，若按照传统手推小车的检测方式，作业人员一个“天窗”时间只能采集8公里到9公里的数据，根本无法满足任务要求。由于项目的迫切应用需求，测绘院决定在南广高铁的运营中应用一种全新的设备——车载移动三维激光扫描系统。
车载移动三维激光扫描系统集成了GNSS（全球卫星定位系统）、IMU（惯性导航系统）、DMI（里程测量系统）、三维激光扫描仪、高清数码相机和工业计算机等硬件，应用点云处理、影像处理、时空同步等高新技术。通过三维激光扫描采集到的空间地理信息以及高清数码相机获取的空间影像数据，作业人员可以实现对空间地理信息的高精度移动采集及分析。
测绘院早在2012年就一直寻求一种新的检测扫描技术，并对车载扫描系统进行了研究。在对该设备有了深入了解后，测绘院开始在既有线测量以及城市轨道交通检测、监测等测量工作中利用车载扫描系统进行测试试验。测绘院分别于2014年、2016年在哈牡客专和天津地铁1号线、深圳地铁11号线等项目上开展了工程应用试验和精度验证。在此期间，测绘院还先后进行中国铁设重大科研课题申报、设备采购论证报告编制与专家评审、数据处理分析软件系统开发，还利用中国铁设国家工程实验室建设契机进行设备招投标工作，并首批引进该设备。
这种全新的检测技术优点颇多，可以改变以往先确定测量内容，再到现场实测这种作业量大、效率低的模式，实现“一次测量、多次应用”的按需测量。相对于传统的测量方法，它的数据采集效率更高，可以以80公里的时速进行空间三维点云及影像数据的采集；数据的精度高，获得的点云平面精度能达到2厘米，高程精度可达到3厘米；数据的通用性强，检测到的数据经过提取分析，既能满足既有线勘测和运营项目的专项测量，又可满足城市轨道交通三维可视化、铁路BIM等不同应用场景的数据要求。重要的是，它的安全风险极小，能够较好地保证监测人员上线作业安全，有效解决“上线难”问题。
开发智能软件让检测设备更智能
在之前的试验中，中国铁设技术人员发现这一设备自带的软件只提供数据的基础处理功能，没有海量激光点云处理分析系统，无法满足既有铁路运营监测的需要。而全世界有此类铁路数据分析软件的公司不超过5家，费用高昂，还不适用中国铁路标准。为此，测绘院依托南广高铁监测项目采用边试验开发边生产应用的模式，自主研发适用于我国铁路移动雷达测量系统的软件。
该软件名为铁路移动三维激光雷达分析系统（简称CRDC-RMS），由中国铁设完全自主研发。借助这个数据处理分析系统，南广高铁运营监测实现了每人每天50公里的数据处理分析，综合效率是传统检测手段的近百倍。
分析系统的开发，使得车载移动三维激光扫描系统如虎添翼。测绘院项目经营开发负责人洪江华骄傲地说：“未来，无论是普速铁路还是高速铁路，所有的既有铁路都可以借助这种全新的设备进行数据采集，一个个躺在图纸上的数据点将立体起来，形成一个整体的数据库，使既有铁路运营维护更加便利、高效、安全，这也是未来智慧铁路的发展方向。”
经过一个多月的艰苦奋战，中国铁设圆满完成了南宁局集团公司约1000公里的数据处理，包括1000公里轨道和接触线自动提取与三维建模、20万个接触网立柱提取与三维建模、30万处建筑限界测量，初步实现了铁路桥梁、隧道、路基段建筑限界提取的流程化作业。目前，中国铁设已提取了约400公里的限界成果。根据此次应用结果，中国铁设研发人员还将进一步围绕绝对测量精度提高、轨道平顺性分析、接触网安全检测等领域，拓展更广阔的铁路快速检测市常
本文图片由董延喜提供
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