随着铁路运输的快速发展,利用机车车辆整车滚振试验台进行动态模拟试验,不仅可测定被试车辆的性能,更可通过多方案优化试验,使被试车辆的性能得以提高,是当今机车车辆研制过程中极为重要的试验手段之一。滚振台通过有限半径的轨道轮模拟实际钢轨,再通过液压系统对轨道轮施加激振,来模拟实际轨道的横向、垂向、轨向不平顺及轨距的动态变化。因此,轨道轮的空间位置是模拟试验的源头,为保证台架试验数据的准确性,尽可能降低试验的误差,滚振台需要一种可靠、高效且高精度的测量方法。为此,本文开展了如下研究:第一章:讲述了滚振试验台的发展历程和国内外著名的机车车辆试验台,并说明了目前滚振台测量方法的不足。描述了现代大尺寸空间测量系统中的经纬仪工业测量系统的基本概念,并介绍了国内外经纬仪工业测量系统的发展及应用。第二章:利用“迹线法”分析了轨道轮在5个自由度方向上的测量误差对“轮—轮”接触几何参数的影响,其中包括对接触点位置、车轮滚动圆轮径差、接触角差、等效锥度、轨道轮超前滞后角的影响。利用SIMPACK软件,分析了轨道轮测量误差对车辆蛇行运动临界速度的影响。计算结果表明,轨道轮空间几何参数的测量误差对台架试验有着不可忽视的影响,说明滚振台测量系统的研制是有必要的。第三章:结合现代大尺寸三维测量系统技术,建立两种针对滚振台几何参数测量的数学模型:互瞄模型和透视投影模型。互瞄模型主要适用于频繁测量且不需要拆卸仪器的情形;透视投影模型主要适用于反复拆卸仪器且基准尺放置条件较好的情形。两种模型之间的选择,可视试验现场具体的测量环境而定。第四章:对滚振台测量系统进行精度分析,提炼出对测量误差影响较大的因素,其中包括:测量图形结构因素、系统定向因素和仪器自带的不确定度。再结合试验大厅的具体环境情况,确定出最佳测量方案。第五章:根据最佳测量方案,设计了滚振台测量系统所需的三大装置:测角单元、基准尺单元、滚轮测点单元。并介绍了三大单元各自的设备组成和主要功能,再给出了8个轨道轮最高点三维坐标值、翻转角和4组轨道轮的摇头角的计算公式。第六章:制定了滚振台几何参数测量的测量步骤,其中包括采用互瞄模型或透视投模型时的测量步骤。利用MATLAB数学软件,编制测量系统计算程序。根据滚振台几何参数互瞄模型编制了互瞄模型计算程序,根据透视投影模型编制了透视投影模型计算程序。最后通过仿真计算得到:采用互瞄模型计算程序得到的各轨道轮最高点三维坐标值及反力架中心点坐标值误差≤0.46 mm,各轨道轮翻转角误差≤0.005°,每组轨道轮摇头角误差≤0.05°;采用透视投影模型计算程序得到的各轨道轮最高点三维坐标值及反力架中心点坐标值误差≤0.41 mm,各轨道轮翻转角误差≤0.005°,每组轨道轮摇头角误差≤0.07°。