我国铁路运输飞速发展,规划至2025年高速铁路建设里程达3.8万公里左右。轮轨之间的长期循环往复作用力将导致钢轨顶面产生滚动接触疲劳（Rolling Contact Fatigue,RCF）裂纹,裂纹的不断扩展会引起钢轨的断裂,严重危害高铁行车安全。随着高铁运行速度的不断提升,行车密度逐渐增大,可用于钢轨维护和裂纹伤损检测的时间随之缩短。因此,为了防止RCF裂纹所导致的钢轨断裂,需对高铁钢轨进行快速在线电磁无损检测。本论文针对高铁钢轨快速在线电磁无损检测中的速度效应开展深入研究,提出了基于动生涡流（Motion Induced Eddy Current,MIEC）的高速钢轨RCF裂纹定量无损检测方法,并进行实验验证,以实现对RCF裂纹快速、准确的识别。本文的主要工作及创新点如下:（1）分析快速运动状态下电磁无损检测中动生涡流的生成机理、分布情况及其对电磁无损检测的影响机理,推导不同参考系下动生涡流的控制方程及涡流在金属导体中的扩散方程。研究运动状态下电磁无损检测系统内部磁场的构成以及涡流分布,阐述激励磁场分别为交变磁场和恒定磁场时钢轨裂纹电磁无损检测的基本原理。推导运动金属导体中动生涡流的解析表达式,为钢轨裂纹快速定量检测方法的研究奠定了理论基础。（2）为了揭示速度效应对脉冲涡流无损流检测的影响规律,探究钢轨RCF裂纹的快速定量检测方法,建立了含裂纹的钢轨脉冲涡流检测三维瞬态有限元模型。分析在不同速度下钢轨表面涡流分布情况,以及不同裂纹参数下速度与检测信号之间的关系。设计快速电磁无损检测实验平台并开展实验验证。研究表明:随速度增加,动生涡流增强且拖影效应更明显,从而对检测信号产生影响。该检测技术可实现裂纹的定位和定性表征。（3）针对目前电磁无损检测研究中对速度效应引起的磁场分布机理认识不足、难以实现对钢轨RCF裂纹快速定量识别的问题,提出基于动生涡流的钢轨RCF直裂纹快速定量电磁无损检测方法。通过有限元仿真分析直流激励下检测速度对钢轨表面涡流分布的影响,研究直裂纹特征信号的获取方法及裂纹深度、宽度与检测信号之间的定量关系。构建快速运动状态下直流电磁无损检测实验平台,并在20 m/s的检测速度下对钢轨直裂纹快速定量表征方法进行了验证。结果表明,该方法能够对不同深度和宽度的RCF直裂纹进行定量表征。（4）针对快速运动状态下,拖影效应引起动生涡流和磁场分布发生变化,从而影响裂纹检测精度这一问题,本文以检测信号强度和磁场信号对RCF裂纹的灵敏度为优化目标,提出钢轨RCF裂纹的电磁无损检测探头结构设计方法。采用多卷积方法对实验结果的测量不确定度进行评估。从实验角度揭示了拖影效应导致钢轨内部磁场分布发生变化的规律,有效地提高了快速运动状态下钢轨RCF裂纹定量无损检测的精度。（5）针对萌生于钢轨踏面的RCF裂纹通常在钢轨表面以及内部均呈不同角度倾斜的问题,通过有限元仿真及实验研究钢轨裂纹倾斜角度和深度对检测信号的影响,得到裂纹扩展角度、深度与检测信号之间的关系。采用检测信号峰值及峰谷间距作为特征信号,提出钢轨不同扩展方向RCF斜裂纹的快速定量电磁无损检测方法,并通过解耦算法实现对钢轨内部RCF裂纹倾斜角度和深度的反演。该方法的提出对预测评估RCF裂纹扩展方向具有重要意义。