针对目前我国铁路探伤系统小型探伤车效率低下,大型探伤车代价高、缺乏灵活性的现状。本文根据我国铁路维护检测的需求,旨在开发一款体积小,自行走,易操作和可远程控制的超声波轨道探伤设备,用于我国铁路与交通轨道的维护检修。论文的主要内容如下:(1)依据轻量化、模块化的设计理念和原则,利用Solidworks对探伤小车进行三维建模。按照牛顿第二定律建立探伤小车垂向和纵向的动力学模型,通过计算分析得出其纵向失稳时的弹簧静扰度值以及横向运行不平稳性的临界速度,为本探伤小车的结构设计和参数选择提供参考依据。(2)对所研究的超声波轨道探伤小车的探轮结构设计、超声信号发射采集原理、所采集数据的存储显示以及图像处理等进行了详细的论述。对所采集的超声波探伤信息进行二值化处理和显示,提高了探伤结果的可辨识度。(3)以stm32f103为车载控制核心,设计了探伤车的电机控制,温湿度数据感知,智能喷涂标定,探轮耦合水流量控制等功能模块。利用GPS、前后超声波测距传感器和摄像头,研究了探伤车智能避障的方案。基于GPRS技术,设计了探伤车辆的远程信息传输系统,实现了探伤车辆的远程在线监控与故障诊断。(4)利用C#开发了车载上位机系统,实现操作人员与车载控制系统和远程监控中心之间的信息交互,实时显示车辆的运行信息、探伤信息以及故障诊断信息。构建了基于本体的超声波轨道探伤车故障诊断模型,论述了故障诊断的关系结构定义、本体库设计、本体建模方法,实现了探伤车辆故障诊断的语义化推理查询机制。搭建了试验平台,对超声波轨道探伤小车的各功能模块进行了测试,获取并分析了超声波探轮一次来回的探头检测信号。结果表明,系统功能实现较为完整,性能指标亦符合铁路监测要求,满足铁路探伤监测维护的基本功能要求。论文的成果对铁轨检测于论文的成果对铁轨检测与维护具有一定的工程价值。