目前,随着高速铁路列车运行速度越来越快,对铁路轨道质量提出了更高的要求。为了确保高速铁路轨道的安全使用,在新线铺设、检查施工精度以及铁路轨道后期维护等方面,需要对轨道状态进行检测。传统的人工拉线检测方式,已经无法适应当前高速铁路的迅速发展,而使用大型轨检车进行轨道检测也由于成本和调度困难等原因无法大规模的应用。因此,研制一套轨检小车检测系统应用于轨道检测,对于提高轨检效率,改善检测精度,减少轨检成本等方面有着十分重要的作用和意义。本文在结合国内外常用的轨道检测方法,比较现有的轨检小车检测系统,在CPIII三维检测系统测量原理的基础上,提出了基于虚拟仪器的轨检小车检测系统的总体设计方案。该系统主要从结构设计、测量系统设计和显示与分析系统设计三个方面对其进行总体设计。在结构设计方面,主要对检测系统中的轨检小车进行结构设计,首先完成了总体结构布置并设计了新型Y型车架结构,其次针对传统走行轮外圆环易磨损的缺陷设计了走行轮与定位装置独立存在的结构,然后根据轨检小车测量方案完成传感器的布置设计,最后通过SolidWorks软件对轨检小车整体结构进行实体建模,并对轨检小车车架进行静强度分析,保证车体的整体强度;在测量系统设计方面,主要完成对高精度传感器、编码器、全站仪和数据采集卡等精密仪器的选型设计并设计相关的信号调理电路以提高检测精度。同时完成对轨道轨距、水平、被测量点空间坐标、轨向和高低的测量方案的设计;在显示与分析系统设计方面,主要基于LabVIEW软件平台自主开发了与测量系统相对应的具有参数设置、数据采集及显示、数据分析、轨道质量及数据存储等自主控制功能的程序,能够实现采集数据的的实时显示、分析处理以及存储回放。为了验证基于虚拟仪器的轨检小车检测系统的检测精度和可靠性,采用实地测试实验对系统进行测试,通过观察采集到的数据,对比轨检小车性能设计要求验证了本系统能够应用于轨道实际测量,可以真实的检测出铁路轨道的不平顺状态,为铁路工务部门提供有效的帮助。