CN109798862A - 一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，该方法包括以下步骤：一、单轴陀螺仪的安装；二、单轴陀螺仪输出的角速度的采集；三、单轴陀螺仪输出的角速度的处理；四、铁轨不平顺性数据的获取。本发明方法步骤简单，设计合理，仅需要单轴陀螺仪和里程计，工程实施难度小，通过零点纠正和滤波保证了测量精度，可广泛应用于各种铁路轨道的测量，实用性强。

Description

一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法

技术领域

本发明属于铁轨形变测量技术领域，尤其是涉及一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法。

背景技术

铁轨是列车运动的基础，铁路列车在运动时是由轨道来导向的。铁轨的各个参数是否符合要求，关系到列车运动的安全以及旅客的舒适度。铁路线路在机车车辆动力作用和自然侵蚀的影响下，不仅发生弹性变形(即载荷离去后线路仍恢复原状)，而且产生永久变形。其中永久变形又可分为两类：一类是几何位置的改变，如线路爬行、方向不良、轨距扩大与缩小等；另一类是铁轨各部分的磨损，如钢轨的磨损等。永久变形的存在，不仅影响列车的高速、平稳运动，而且当这种变形积累超过一定限度后，还将大大降低线路的强度和稳定性，严重威胁行车安全。一般而言，铁轨平顺状态由高低不平顺、横向不平顺、复合不平顺、长波不平顺等组成。

检查铁轨几何状态是确保铁路行车安全的一个重要环节。铁轨检查方法总体上可分为动态检查与静态检查二大类，二者评价目标不同，管理上形成互补关系，不能相互替代。动态检查的对象是线路在机车荷重和动态作用力的作用下轮轨***的复合状态，它能够反映线路最终的平顺性效果，但并不能区分所检测到的线路不平顺究竟是受线路几何状态，还是路基、道床，甚至是机车自身特性的影响，不能直接指导线路的养护或维修作业。能够完成动态轨检的现代化装备主要有：1)铁轨动态检查车、铁轨确认车等，技术先进、应用效果好。我国的大型轨检车技术与国际水平基本同步，但由于大型轨检车***造价昂贵、运动成本大，而且必须在已经开通的线路上运动，灵活性不足。2)晃车仪等小型电子仪器。这一类仪器成本低，但定性检查的性质比较明显，定量分析准确性不够。

静态检查的对象是线路在无荷载作用时的铁轨几何状态，其检查结果可直接用于指导线路养护维修作业。按铁道部线路养护维修规则要求，线路静态检查必须按固定周期强制进行的。长期以来，我国铁轨静态检查手段比较落后，至今普遍使用的仍是“道尺+人工弦绳+人工报表”的检查模式，器具效率低、工人劳动强度大、检测精度和数据完成性差、信息传递速度慢。因此，需要一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，仅需要单轴陀螺仪和里程计，工程实施难度小，通过零点纠正和滤波保证了测量精度，可广泛应用于各种铁路轨道的测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，其方法步骤简单，设计合理，仅需要单轴陀螺仪和里程计，工程实施难度小，通过零点纠正和滤波保证了测量精度，可广泛应用于各种铁路轨道的测量，实用性强。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、单轴陀螺仪的安装：

步骤101、将单轴陀螺仪固定安装在轨检车上；其中，所述单轴陀螺仪的测量轴和所述轨检车的运动方向之间的夹角为0°或180°；

步骤102、将安装有单轴陀螺仪的轨检车放置在待测铁轨上；

步骤二、单轴陀螺仪输出的角速度的采集：

步骤201、轨检车第a次静止5min～10min；其中，轨检车的速度和角速度均为零；a为正整数，且a≥1；

步骤202、轨检车第a次静止时，数据处理器按照预先设定的静止采样时间，对所述单轴陀螺仪输出的角速度进行采集，并将采集到的角速度发送至数据处理器；

步骤203、轨检车第a次静止之后，所述轨检车沿待测铁轨进入第a次运动，在所述轨检车沿待测铁轨第a次运动的过程中，所述单轴陀螺仪检测到的角速度发送至数据处理器，数据处理器调取数字低通滤波器对所述单轴陀螺仪输出的角速度数据进行滤波，之后，数据处理器按照预先设定的运动采样时间，对经过滤波后的单轴陀螺仪输出的角速度进行采集，并将采集到的角速度发送至数据处理器；同时，里程计对轨检车的第a次里程进行检测，并将检测的第a次里程发送至数据处理器，直至数据处理器接收到的轨检车第a次里程等于运动间歇里程；

步骤三、单轴陀螺仪输出的角速度的处理：

步骤301、轨检车第a次静止时，数据处理器对单轴陀螺仪输出的角速度进行采集，并将数据处理器第i个静止采样时刻采集到的角速度记作ω_a(i)；其中，i为正整数，且i的取值为1～8；

步骤302、根据公式得到轨检车第a次静止时所述单轴陀螺仪输出的角速度平均值

步骤303、轨检车第a次运动时，数据处理器对单轴陀螺仪输出的角速度进行采集，并将数据处理器第j个运动采样时刻采集到的角速度记作ω_a,d(j)，轨检车第a次运动过程中第j个运动采样时刻所对应的里程计输出的里程记作Q_a(j)，轨检车第a次运动过程中第j+1个运动采样时刻所对应的里程计输出的里程记作Q_a(j+1)；其中，j为正整数，且j≥1；

步骤304、根据公式得到轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻的纠偏角速度ω′_a,d(j)；

步骤四、铁轨不平顺性数据的获取：

步骤401、数据处理器调取积分模块对所述轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻的纠偏角速度ω′_a,d(j)在单位运动采样时间内进行积分处理，得到轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻的角度值θ_a(j)；

步骤402、数据处理器根据公式ΔH_a(j)＝(Q_a(j+1)-Q_a(j))×sin(θ_a(j))，得到轨检车第a次运动时第j+1个运动采样时刻与轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻之间的高低差值ΔH_a(j)；

步骤403、数据处理器根据公式得到轨检车里程Q_a(j)处相对于轨检车初始位置的高低差值H_a(j)；其中，N表示任一运动间歇里程内的运动采样总次数，j′表示任一运动间歇里程内第j′次采样，Q_a(N)＝Q_a+1(1)，Q_a(N)轨检车第a次运动过程中第N个运动采样时刻所对应的里程计输出的里程，Q_a+1(1)表示轨检车第a+1次运动过程中第一个运动采样时刻所对应的里程计输出的里程，Q₁(1)＝0，Q₁(1)表示轨检车第一次运动过程中第一个运动采样时刻所对应的里程计输出的里程；

步骤404、多次重复步骤三至步骤403，直至所述轨检车运动完成整个待测铁轨的检测，从而得到铁轨各个位置处相对于轨检车初始位置的高低差值。

上述的基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，其特征在于：步骤203中所述数据处理器调取数字低通滤波器对所述单轴陀螺仪输出的角速度数据进行滤波之前，首先需要设计数字低通滤波器，具体过程如下：

步骤A、根据公式得到轨检车的运动速度；其中，L表示运动间歇里程，t表示运动时间；

步骤B、根据公式BW＝S×v，得到单轴陀螺仪输出信号的带宽BW；其中，S表示待测铁轨在运动间歇里程内的起伏特性；

步骤C、根据单轴陀螺仪输出信号的带宽BW，得到数字低通滤波器的通带截止频率为

步骤D、设定数字低通滤波器的频率响应函数为矩形窗函数，数字低通滤波器的采样时间与预先设定的运动采样时间相同；

步骤E、采用数据处理器调取离散傅里叶反变换模块，对数字低通滤波器的频率响应函数进行离散傅里叶反变换，得到数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列；其中，数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列的横坐标为时间，数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列的纵坐标为幅值；

步骤F、采用数据处理器从数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列的纵坐标中获取最大幅值，并将数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列中最大幅值记作A_max，并将数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列中幅值大于A_max/100的幅值按照时间先后顺序作为数字低通滤波器的系数。

上述的基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，其特征在于：待测铁轨在运动间歇里程内的起伏特性S的取值如下：

当待测铁轨为高铁轨道时，S的取值范围为S≤0.01；当待测铁轨为火车轨道时，S的取值范围为S≤0.08。

上述的基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，其特征在于：步骤D中矩形窗函数的表示如下：

其中，ω表示频率。

上述的基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，其特征在于：步骤A中运动时间t的取值范围100秒～150秒。

上述的基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，其特征在于：步骤203中所述预先设定的运动采样时间为10ms，所述运动间歇里程的取值范围为100米～120米；

步骤202中所述预先设定的静止采样时间为5/8min～1.25min；

轨检车的运动速度小于5m/s。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明所采用的测量装置仅需要单轴陀螺仪和里程计，不仅成本低，而且测量方法简单，工程施工难度小，可广泛应用于各种铁路轨道的测量，

2、本发明所采用的单轴陀螺仪输出角速度的采集过程中，一方面采用数据处理器调取数字低通滤波器对所述单轴陀螺仪输出的角速度数据进行滤波，提高了角速度数据获取的准确性，避免干扰信号的影响；另一方面，将数据处理器采集到的经过滤波后的角速度又减去轨检车静止时单轴陀螺仪输出的角速度平均值进行零点纠正，从而纠正角速度，是因为零点是单轴陀螺仪测量结果的固定偏差，会导致轨道高低不平顺的测量误差随着轨检车的运动距离的增大而不断增大，提高了角速度数据获取准确度，从而提高了该测量结构的准确性，保证测量精度达到0.1mm。

3、本发明所采用的单轴陀螺仪完成测量，相对于采用惯性测量单元单轴陀螺仪的方法，成本下降约80％，是因为一个惯性测量单元需要三轴陀螺和三轴加速度计。

4、所采用的基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法步骤简单、实现方便且操作简便，实现铁路轨道各个位置处高低差值，从而便铁轨高低不平顺测量。

5、所采用的基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法操作简便且使用效果好，采用数据处理器获取纠偏角速度后对纠偏角速度进行积分，得到角度值，进而得到轨检车不同运动采样时刻得到的高低差值，且轨检车不同运动采样时刻得到的高低差值则为轨检车不同里程处的高低差值，最后得到轨检车各个位置处相对于轨检车初始位置的高低差值，获取铁路轨道各个位置处高低差值。

6、所采用的低通滤波，消除了由于陀螺的光子扰动引入的高频干扰，使得单轴陀螺仪输出的数据能够更加准确的反映轨道的高低起伏特性。

综上所述，本发明方法步骤简单，设计合理，仅需要单轴陀螺仪和里程计，工程实施难度小，通过零点纠正和滤波保证了测量精度，可广泛应用于各种铁路轨道的测量，实用性强。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图。

图2为本发明的流程框图。

图3为本发明铁轨各个位置处高低差值误差曲线图。

附图标记说明:

1—单轴陀螺仪； 2—里程计； 3—数据处理器。

具体实施方式

如图1和图2所示的一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，包括以下步骤：

步骤一、单轴陀螺仪的安装：

步骤101、将单轴陀螺仪1固定安装在轨检车上；其中，所述单轴陀螺仪1的测量轴和所述轨检车的运动方向之间的夹角为0°或180°；

步骤102、将安装有单轴陀螺仪1的轨检车放置在待测铁轨上；

步骤二、单轴陀螺仪输出的角速度的采集：

步骤201、轨检车第a次静止5min～10min；其中，轨检车的速度和角速度均为零；a为正整数，且a≥1；

步骤202、轨检车第a次静止时，数据处理器3按照预先设定的静止采样时间，对所述单轴陀螺仪1输出的角速度进行采集，并将采集到的角速度发送至数据处理器3；

步骤203、轨检车第a次静止之后，所述轨检车沿待测铁轨进入第a次运动，在所述轨检车沿待测铁轨第a次运动的过程中，所述单轴陀螺仪1检测到的角速度发送至数据处理器3，数据处理器3调取数字低通滤波器对所述单轴陀螺仪1输出的角速度数据进行滤波，之后，数据处理器3按照预先设定的运动采样时间，对经过滤波后的单轴陀螺仪1输出的角速度进行采集，并将采集到的角速度发送至数据处理器3；同时，里程计2对轨检车的第a次里程进行检测，并将检测的第a次里程发送至数据处理器3，直至数据处理器3接收到的轨检车第a次里程等于运动间歇里程；

步骤三、单轴陀螺仪输出的角速度的处理：

步骤301、轨检车第a次静止时，数据处理器3对单轴陀螺仪1输出的角速度进行采集，并将数据处理器3第i个静止采样时刻采集到的角速度记作ω_a(i)；其中，i为正整数，且i的取值为1～8；

步骤302、根据公式得到轨检车第a次静止时所述单轴陀螺仪1输出的角速度平均值

步骤303、轨检车第a次运动时，数据处理器3对单轴陀螺仪1输出的角速度进行采集，并将数据处理器3第j个运动采样时刻采集到的角速度记作ω_a,d(j)，轨检车第a次运动过程中第j个运动采样时刻所对应的里程计2输出的里程记作Q_a(j)，轨检车第a次运动过程中第j+1个运动采样时刻所对应的里程计2输出的里程记作Q_a(j+1)；其中，j为正整数，且j≥1；

步骤304、根据公式得到轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻的纠偏角速度ω′_a,d(j)；

步骤四、铁轨不平顺性数据的获取：

步骤401、数据处理器3调取积分模块对所述轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻的纠偏角速度ω_a,d(j)在单位运动采样时间内进行积分处理，得到轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻的角度值θ_a(j)；

步骤402、数据处理器3根据公式ΔH_a(j)＝(Q_a(j+1)-Q_a(j))×sin(θ_a(j))，得到轨检车第a次运动时第j+1个运动采样时刻与轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻之间的高低差值ΔH_a(j+1)；

步骤403、数据处理器3根据公式得到轨检车里程Q_a(j)处相对于轨检车初始位置的高低差值H_a(j)；其中，N表示任一运动间歇里程内的运动采样总次数，j′表示任一运动间歇里程内第j′次采样，Q_a(N)＝Q_a+1(1)，Q_a(N)轨检车第a次运动过程中第N个运动采样时刻所对应的里程计2输出的里程，Q_a+1(1)表示轨检车第a+1次运动过程中第一个运动采样时刻所对应的里程计2输出的里程，Q₁(1)＝0，Q₁(1)表示轨检车第一次运动过程中第一个运动采样时刻所对应的里程计2输出的里程；

步骤404、多次重复步骤三至步骤403，直至所述轨检车运动完成整个待测铁轨的检测，从而得到铁轨各个位置处相对于轨检车初始位置的高低差值。

本实施例中，步骤203中所述数据处理器3调取数字低通滤波器对所述单轴陀螺仪1输出的角速度数据进行滤波之前，首先需要设计数字低通滤波器，具体过程如下：

步骤A、根据公式得到轨检车的运动速度；其中，L表示运动间歇里程，t表示运动时间；

步骤B、根据公式BW＝S×v，得到单轴陀螺仪1输出信号的带宽BW；其中，S表示待测铁轨在运动间歇里程内的起伏特性；

步骤C、根据单轴陀螺仪1输出信号的带宽BW，得到数字低通滤波器的通带截止频率为

步骤D、设定数字低通滤波器的频率响应函数为矩形窗函数，数字低通滤波器的采样时间与预先设定的运动采样时间相同；

步骤E、采用数据处理器调取离散傅里叶反变换模块，对数字低通滤波器的频率响应函数进行离散傅里叶反变换，得到数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列；其中，数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列的横坐标为时间，数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列的纵坐标为幅值；

步骤F、采用数据处理器从数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列的纵坐标中获取最大幅值，并将数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列中最大幅值记作A_max，并将数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列中幅值大于A_max/100的幅值按照时间先后顺序作为数字低通滤波器的系数。

本实施例中，待测铁轨在运动间歇里程内的起伏特性S的取值如下：

当待测铁轨为高铁轨道时，S的取值范围为S≤0.01；当待测铁轨为火车轨道时，S的取值范围为S≤0.08。

本实施例中，步骤D中矩形窗函数的表示如下：

其中，ω表示频率。

本实施例中，步骤A中运动时间t的取值范围100秒～150秒。

本实施例中，步骤203中所述预先设定的运动采样时间为10ms，所述运动间歇里程的取值范围为100米～120米；

步骤202中所述预先设定的静止采样时间为5/8min～1.25min；

轨检车的运动速度小于5m/s。

本实施例中，单轴陀螺仪1为AgileLight-300A数字闭环单轴高精度光纤陀螺仪。

本实施例中，里程计2为H38 ZPS3806光电式旋转增量编码器。

本实施例中，所述数据处理器3为计算机。

本实施例中，轨检车和单轴陀螺仪1静止5min～10min，之后，轨检车进入运动单轴陀螺仪1开始测量，这样反复进行，主要是为了消除误差，在静止的时候，单轴陀螺仪1的输出应该恒定为0，但是实际上由于误差的存在，单轴陀螺仪1输出为非0的数据是时间的函数。此时，通过这些非零的数据，可以找到误差的统计特性，例如误差的均值。在轨检车移动过程中，误差的统计特性不会发生变化，此时通过已获取的误差统计特性，可以部分消除轨检车移动过程中的误差，提高测量精度。

本实施例中，轨检车和单轴陀螺仪1静止5min～10min，是因为获取单轴陀螺仪1误差的统计特性，需要一定数量的样本，只有足够多的样本，才能得到足够精确的误差统计特性，例如误差的均值。所以，需要静止5min～10min。

本实施例中，根据公式BW＝S×v能得到单轴陀螺仪1输出信号的带宽BW，是因为S表示单位距离内待测铁轨的俯仰角度，单位为m^-1。v表示轨检车的运动速度，单位为m/s。S×v的单位为s^-1(即Hz)，即单位时间内待测铁轨的俯仰角度。单轴陀螺仪1的输出测量结果为待测铁轨俯仰的瞬时角速度，对其进行傅里叶变换，其频域的单位为Hz。因此，通过BW＝S×v可以计算单轴陀螺仪1输出信号的带宽。

本实施例中，设计的低通滤波器的优点在于：1、设计简单方便，实用性强；2、紧密结合轨道特性，以单轴陀螺仪1输出信号的带宽为基础，确定数字低通滤波器的截止频率，在保留有用信息的基础上，最大限度的滤除噪声，提高测量精度。

本实施例中，如图3所示，利用本发明方法获得铁轨各个位置处相对于轨检车初始位置的高低差值与利用高精度全站仪获得铁轨各个位置处相对于轨检车初始位置的高低差值的误差曲线，利用本发明方法获得的铁轨各个位置处对于轨检车初始位置的高低差值的最大误差为0.28mm，满足铁轨高低不平顺测量要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、单轴陀螺仪的安装：

步骤101、将单轴陀螺仪(1)固定安装在轨检车上；其中，所述单轴陀螺仪(1)的测量轴和所述轨检车的运动方向之间的夹角为0°或180°；

步骤102、将安装有单轴陀螺仪(1)的轨检车放置在待测铁轨上；

步骤二、单轴陀螺仪输出的角速度的采集：

步骤201、轨检车第a次静止5min～10min；其中，轨检车的速度和角速度均为零；a为正整数，且a≥1；

步骤202、轨检车第a次静止时，数据处理器(3)按照预先设定的静止采样时间，对所述单轴陀螺仪(1)输出的角速度进行采集，并将采集到的角速度发送至数据处理器(3)；

步骤203、轨检车第a次静止之后，所述轨检车沿待测铁轨进入第a次运动，在所述轨检车沿待测铁轨第a次运动的过程中，所述单轴陀螺仪(1)检测到的角速度发送至数据处理器(3)，数据处理器(3)调取数字低通滤波器对所述单轴陀螺仪(1)输出的角速度数据进行滤波，之后，数据处理器(3)按照预先设定的运动采样时间，对经过滤波后的单轴陀螺仪(1)输出的角速度进行采集，并将采集到的角速度发送至数据处理器(3)；同时，里程计(2)对轨检车的第a次里程进行检测，并将检测的第a次里程发送至数据处理器(3)，直至数据处理器(3)接收到的轨检车第a次里程等于运动间歇里程；

步骤三、单轴陀螺仪输出的角速度的处理：

步骤301、轨检车第a次静止时，数据处理器(3)对单轴陀螺仪(1)输出的角速度进行采集，并将数据处理器(3)第i个静止采样时刻采集到的角速度记作ω_a(i)；其中，i为正整数，且i的取值为1～8；

步骤302、根据公式得到轨检车第a次静止时所述单轴陀螺仪(1)输出的角速度平均值

步骤303、轨检车第a次运动时，数据处理器(3)对单轴陀螺仪(1)输出的角速度进行采集，并将数据处理器(3)第j个运动采样时刻采集到的角速度记作ω_a,d(j)，轨检车第a次运动过程中第j个运动采样时刻所对应的里程计(2)输出的里程记作Q_a(j)，轨检车第a次运动过程中第j+1个运动采样时刻所对应的里程计(2)输出的里程记作Q_a(j+1)；其中，j为正整数，且j≥1；

步骤304、根据公式得到轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻的纠偏角速度ω′_a,d(j)；

步骤四、铁轨不平顺性数据的获取：

步骤401、数据处理器(3)调取积分模块对所述轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻的纠偏角速度ω′_a,d(j)在单位运动采样时间内进行积分处理，得到轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻的角度值θ_a(j)；

步骤402、数据处理器(3)根据公式ΔH_a(j)＝(Q_a(j+1)-Q_a(j))×sin(θ_a(j))，得到轨检车第a次运动时第j+1个运动采样时刻与轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻之间的高低差值ΔH_a(j)；

步骤403、数据处理器(3)根据公式得到轨检车里程Q_a(j)处相对于轨检车初始位置的高低差值H_a(j)；其中，N表示任一运动间歇里程内的运动采样总次数，j′表示任一运动间歇里程内第j′次采样，Q_a(N)＝Q_a+1(1)，Q_a(N)轨检车第a次运动过程中第N个运动采样时刻所对应的里程计(2)输出的里程，Q_a+1(1)表示轨检车第a+1次运动过程中第一个运动采样时刻所对应的里程计(2)输出的里程，Q₁(1)＝0，Q₁(1)表示轨检车第一次运动过程中第一个运动采样时刻所对应的里程计(2)输出的里程；

步骤404、多次重复步骤三至步骤403，直至所述轨检车运动完成整个待测铁轨的检测，从而得到铁轨各个位置处相对于轨检车初始位置的高低差值。

2.按照权利要求1所述的一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，其特征在于：步骤203中所述数据处理器(3)调取数字低通滤波器对所述单轴陀螺仪(1)输出的角速度数据进行滤波之前，首先需要设计数字低通滤波器，具体过程如下：

步骤A、根据公式得到轨检车的运动速度；其中，L表示运动间歇里程，t表示运动时间；

步骤B、根据公式BW＝S×v，得到单轴陀螺仪(1)输出信号的带宽BW；其中，S表示单位距离内待测轨道的俯仰角度；

步骤C、根据单轴陀螺仪(1)输出信号的带宽BW，得到数字低通滤波器的通带截止频率为

步骤D、设定数字低通滤波器的频率响应函数为矩形窗函数，数字低通滤波器的采样时间与预先设定的运动采样时间相同；

步骤E、采用数据处理器(3)调取离散傅里叶反变换模块，对数字低通滤波器的频率响应函数进行离散傅里叶反变换，得到数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列；其中，数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列的横坐标为时间，数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列的纵坐标为幅值；

步骤F、采用数据处理器(3)从数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列的纵坐标中获取最大幅值，并将数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列中最大幅值记作A_max，并将数字低通滤波器的离散傅里叶反变换序列中幅值大于A_max/100的幅值按照时间先后顺序作为数字低通滤波器的系数。

3.按照权利要求2所述的一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，其特征在于：单位距离内待测轨道的俯仰角度S的取值如下：

当待测铁轨为高铁轨道时，S的取值范围为S≤0.01；当待测铁轨为火车轨道时，S的取值范围为S≤0.08。

4.按照权利要求2所述的一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，其特征在于：步骤D中矩形窗函数的表示如下：

其中，ω表示频率。

5.按照权利要求2所述的一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，其特征在于：步骤A中运动时间t的取值范围100秒～150秒。

6.按照权利要求1所述的一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，其特征在于：步骤203中所述预先设定的运动采样时间为10ms，所述运动间歇里程的取值范围为100米～120米；

步骤202中所述预先设定的静止采样时间为5/8min～1.25min；

轨检车的运动速度小于5m/s。