对铁路轨道轨距和水平度的测量是铁路施工和养护部门的一项经常性重要工作,其测量精度和效率对铁路安全运行有重大意义。目前我国正处于铁路建设的大发展时期,已建成或正在兴建多条时速超过200千米甚至300千米的高速客运专线,对铁路轨道的轨距和水平度的精度要求大大提高。目前对铁轨轨距和水平度的测量在方式上主要有接触式和非接触式两种。欧、美、日等发达国家在轨道参数测量技术方面处于领先地位,通常采用非接触式测量方法研制生产出各种型号的中高速或高速轨检车。我国对铁轨轨距和水平度的测量由于成本问题、实用性等原因主要还是依靠沿用多年的接触式测量方法,即用机械式轨道测量仪来完成,但是其测量精度低、速度慢(需要人工调整水平),结果显示不够直观,已经不能适应铁路养护部门日益增长的精度和工作量的要求。本课题在分析了测量方式的种类、测量原理及其特点的基础上,深入研究了当前测量机构在结构和测量原理上存在的问题,并针对这些问题提出优化升级的方案,改进了机械式铁路轨道测量尺的内部结构,加入了伺服电机、缓冲联轴器、减速机构和丝杠螺母来代替现有的测量部件,并采用基于MEMS技术的固态倾角传感器SCA103T对水平度进行测量。还对改进的测量机构所面临的问题、缺陷及应满足的条件进行优化设计,建立了关键部件的模型与网格划分,用有限元分析软件ANSYS对关键部件进行受力分析和模态分析。此外,在分析了影响倾角传感器振动的现象和原因的同时,也提出了相应的解决措施并结合实验数据对其进行验证。通过对现有机械式铁路轨道测量仪的优化升级改造的理论分析和实验验证,使该优化方案显示出很强的实用性和可行性。