检测轨道几何不平顺的方法有弦测法和惯性基准原理法,这两种方法在轨检小车上的应用存在一些明显的不足:测量轨道几何不平顺的数据重复性不高,准确率也较低,由于不能获取轨道平面位置及高程信息,目前我国大量使用的轨道检查仪仅限于既有线上进行连续的数据采集,无法使用在轨道建设与维护的不同阶段。随着无砟轨道技术在我国的引进及发展,现有轨道检查仪已经不能满足高速无砟轨道的施工测量及建成后竣工测量的要求。论文详细介绍了无砟轨道施工关键技术之轨道三维检测系统的研究,它创新性地采用了全站仪作为轨道外部几何状态的测量传感装置,并将其与基于弦测法的轨道内部几何状态检测技术相融合,能够准确、高效地完成对轨道位置的三维检测。该系统由全站仪、MCU数据采集系统、PC机数据管理与分析系统等多个部分组成,其硬件在继承原有的GJY-H4型机械结构的前提下,完成了针对三维坐标测量所必需的完善和改进。同时,在常规的交会算法基础上,完成了适应无砟轨道测量控制工艺要求的自由设站算法,建立了轨道三维测量的数学模型,实现了轨道测量数据的集中管理,并可实现轨道300m长弦轨向与高低的计算与分析。该检测系统具有精度高,测量速度快,施工指示,在线分析等特点。本论文的研究成果已经获得工程应用,为我国高速铁路无砟轨道建设事业和铁路轨道精密测量作出了重大贡献。