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近年来,随着国内交通拥挤问题日益严峻,全国各大城市已全面开展对地铁的修建。目前,在地铁无轨施工过程中,隧道内接触网锚螺栓孔的定位需要使用全站仪等大型设备且使用过程需要专业人员进行相关操作,测量时需要提前准备较多的线路数据同时还要多次转点调整全站仪,一旦发现错误则需重新测量很多点,从而使得测量效率不高;除使用全站仪外,有些施工单位设计出了采用模拟轨道法实现对隧道内接触网锚螺栓孔进行定位的装置,使用过程中需要人为不断模拟出轨道的高度,从而对接触网锚螺栓孔的位置进行定位,这些定位装置虽然能定位出隧道内接触网锚螺栓孔的位置,但在使用过程中需要过多的人为干预,会出现定位精度不高、费时费力等问题。为此本文研究设计出了适用于地铁无轨施工的隧道内接触网锚螺栓孔定位装置,该装置以ARM为控制核心,以步进电机为驱动单元并结合多个传感器来实现隧道内无轨条件下对接触网锚螺栓孔的定位。本文的主要工作内容如下:(1)根据盾构隧道内接触网锚螺栓孔定位装置的功能需求确定出总体设计方案并对其工作原理进行相关说明,提出一种利用隧道壁上的CPIII桩基或加密桩基的位置坐标对接触网锚螺栓孔的位置进行定位的方法。(2)接触网锚螺栓孔定位装置控制系统硬件部分选用STM32F407ZGT6为主控制器,设计出主控制器的最小系统电路及其相关外围功能电路来实现对隧道内接触网锚螺栓孔的定位。硬件电路原理图的绘制使用Altium Designer软件来完成,其中主要包括主控制器最小系统电路设计、倾角传感器电路设计、激光测距传感器电路设计、光耦隔离电路设计、步进电机驱动电路设计、光电编码器电路设计和TFTLCD显示电路设计。(3)接触网锚螺栓孔定位装置控制系统软件部分采用模块化编程思想,将定位装置分为传感器模块、角度旋转控制模块和显示模块三部分,使用C语言在Keil5软件环境中完成对定位装置程序的编写,使得该定位装置能够可靠运行。软件部分主要包括主程序流程图设计、倾角传感器流程图设计、激光测距传感器流程图设计、步进电机流程图设计、光电编码器流程图设计及TFTLCD显示流程图设计。(4)最后对所设计的盾构隧道内接触网锚螺栓孔定位装置进行相关测试,主要包括接触网锚螺栓孔定位装置的控制系统功能测试和接触网锚螺栓孔定位装置在隧道内所处位置坐标的测试。