现阶段,因具有成本低、质量轻、施工简单等优点,国内大部分大跨度钢桁梁明桥面体系铁路桥都采用木质桥枕铺设。然而由于存在耐候性差、硬度低等自身缺陷,木质桥枕在使用过程中,劣化速度较快,长期使用后失效率较高,使得列车在长期行车中潜在安全隐患。为了保障列车行车安全,需要对明桥面桥枕高度进行定期快速测定,以评估明桥面桥枕的健康状态。鉴于目前国内仍采用人工观测的方法进行钢桁梁明桥面桥枕高度测定,耗时费力,设计并实现了一套基于轨道小车的明桥面桥枕高度测量系统。首先,设计了一种基于激光测距的差动式明桥面桥枕高度测量方案,因测量结果易受到室外工作环境复杂背景光和轨道小车起伏转向等干扰,提出了避免太阳光干扰、降低环境白噪声干扰、姿态补偿等方法;其次,设计并实现了基于轨道小车的明桥面桥枕高度测量原型机;最后,在南京长江大桥铁路桥练功场进行了实验,测试了该系统的测量速度与精度。论文的主要工作内容和研究成果如下:1.设计并实现了基于轨道小车的明桥面桥枕高度测量系统,该系统由左右对称的两个明桥面桥枕高度测量子系统组成,每个子系统都包括相位式激光测距传感器、姿态补偿模块、液晶显示模块、无线通信模块等。2.提出了差动式明桥面桥枕高度测量方法,通过激光测距传感器与钢轨轨面、钢梁梁面之间的垂直距离,差动地求出钢轨轨面和钢梁梁面之间的距离垂直差,从而得到准确的明桥面桥枕高度。但轨道小车起伏转向将导致各个桥枕处激光测距传感器倾斜角度不同,引入额外测量误差。因此,采用了姿态补偿方法,将测量结果修正为垂直的桥枕高度。3.室外工作环境背景光情况复杂,激光测距传感器的接收视场内易受到强背景光(如太阳光)和其他光噪声的干扰,影响系统精度。通过调整激光测距传感器的工作距离抑制了强背景光如太阳光所导致的干扰,采用快速Kalman滤波算法降低了其他光噪声干扰并有效减少了单点测量的采样次数。4.设计并实现了与系统原型机配套的上位机可视化平台,通过无线方式收集原型机的测量数据,进而方便对数据进行存储、删除和图形化回看等。5.在南京长江大桥铁路桥练功场完成了现场测试,进行了太阳光、激光测距传感器倾斜补偿、差动式测量等实验。实验结果表明,该系统可以有效避免太阳光干扰、降低环境白噪声干扰、补偿激光测距传感器倾斜等,最终测量精度为1.0mm。