铁路机车车辆限界是一个和线路中心线垂直的极限横断面轮廓，当车辆在轨道线上停留时，车辆最外轮廓各点所形成的净空称为机车车辆的静态限界。在国家所制定的安全限界标准中，静态限界既是保证机车安全运行的基本条件，也是计算车辆动态限界等其他限界的参照基准。随着我国高速铁路的快速发展，更高的速度、更大的运输量对铁路运行安全提出了更高的要求。传统的静态限界检测通常采用国家标准GBT16904中所规定的标准限界规进行接触式测量，存在精度差、自动化程度低的缺点。随着非接触式测量技术的发展，国内已经逐步将光学测量技术应用在限界检测上，而国外早已有了成形的非接触式限界检测设备。针对国内静态限界测量的现状与问题，本课题目标为设计新型的非接触式、自动化的机车车辆静态限界测量设备。本文参照国外广泛应用的激光扫描技术，确立了基于激光测量技术和工业自动化技术构建静态限界检测系统的方案。首先根据系统工作原理及结构方案，分别对激光测距仪与移动扫描机构进行了详细的分析与设计，选取了LRFS-0200-485型激光测距仪作为前端测距传感器，并对移动扫描机构的机械结构进行了设计选型与性能校核。分析了系统的数学模型，推导了测量点的参数方程表示，并针对测量模型与限界测量需要，详细设计了基于激光跟踪仪的轨道坐标系建立与复原的方法及辅助工具，确定了系统局部参数标定与坐标系统一的实施方案。同时，研究了基于同名坐标点的系统参数解法，并设计了专用的辅助校准器。经验证比对，该静态限界测量系统测量精度优于0.5mm，满足高速铁路机车车辆静态限界测量的要求，并已在铁科院计量检测站投入使用。