随着高铁和地铁的快速发展,国内轨道交通的里程和运营规模逐年增加。钢轨的安全对于保证轨道交通的安全具有重要意义。由于轮对的反复挤压、摩擦和冲击等因素,钢轨会产生缺陷,其初期集中于钢轨顶面,以细小裂纹的形式存在。本文聚焦于钢轨顶面缺陷的无损检测技术,研发了一套基于漏磁的检测系统,设计了系统软硬件,通过试验验证了系统的有效性,为钢轨顶面缺陷的检测提供了一套有效的技术手段。本文通过理论分析和仿真研究了漏磁场的形成机理和磁场分布。针对早期自然缺陷会出现在钢轨轨头顶面和侧面,设计了一种双检测板结构,即分别使用一个含有传感器阵列的检测板测量轨头顶面和侧面的缺陷,在结构不太复杂的前提下有效减少了传感器提离。根据漏磁场随着提离变大而迅速减小的特点,针对列车在行驶的过程中的持续振动,设计了一种新的检测板承载机构,通过滑靴式的结构有效减少传感器探头的提离并尽可能保持提离稳定。在双检测板结构和滑靴式承载机构的基础上,设计了一套钢轨表面缺陷检测系统。对钢轨顶面的人工与自然缺陷,利用转台、推车、以及双轨电动探伤车等设备分别进行了检测试验,验证了所设计系统的有效性和可靠性。根据试验结果,提出了一种纵向阵列式传感器缺陷检测方法,改变以往通过采集信号幅值绝对大小识别缺陷的方法,使用多个传感器输出的相对大小来识别缺陷,推导了各个传感器之间的最佳距离,试验证明该方法能有效抑制振动干扰,提高了单个缺陷的识别精度。