轨道交通作为国民经济的支柱性行业,承担着促进社会经济稳定发展的重要职责。但是随着在役钢轨的长时间运行,焊缝作为钢轨结构的薄弱处,在列车和外界环境的作用下,极易发生疲劳折断等问题,严重的还将会导致车辆颠覆、脱轨等现象,严重威胁铁路运输安全。而目前常用的钢轨检测方法,对焊缝结构的检测都存在着检测精度不足、无法在线监测和人工效率低等问题。因此研究一种针对焊缝处的实时在线、准确高效的检测方法,在裂纹萌生初期及时发现损伤,防止损伤进一步扩展可能引发的重大事故,对于保障铁路运输安全具有重要意义。本文针对钢轨焊缝结构,研究基于超声Lamb波的焊缝损伤识别技术,对焊缝结构进行准确的检测,本文的研究方法和主要成果如下:（1）运用数值法求解了Lamb波在钢轨中的频散方程,利用Matlab绘制了钢轨的频散曲线。结合频散曲线和实验经验对激励信号的中心频率、波峰数、窗函数、幅值和传感器距离等关键参数进行了优化分析,为紧凑阵列设计和焊缝检测方法提供理论依据。（2）运用ANSYS有限元仿真的方法,对钢轨进行了静态仿真和动态仿真两个方面的分析研究。首先,通过钢轨受力静态仿真,选取应力集中关键部位作为损伤模拟和检测的重点部位,并作为阵列检测方法设计依据;其次,对Lamb在钢轨中的传播进行动态仿真,绘制Lamb波的传播特性曲线,与数值求解进行对比,验证了模型的正确性;最后对损伤进行仿真,研究了Lamb波在钢轨中与损伤的作用效果,表明传统的Lamb波检测方法难以用于钢轨焊缝这种复杂结构,亟待提出新的阵列检测方法。（3）研究了两同性声场的合成指向性模型,提出了基于双源激励的紧凑阵列损伤识别技术,设计了模拟损伤实验,提出窗函数滤波和互相关算法损伤识别算法,验证了紧凑阵列的有效性,并与稀疏阵列作比较,分析了两种阵列检测方法的优缺点。（4）提出了通过比较无焊缝与有焊缝区域的Lamb波来提取焊缝对Lamb波的散射特性,设计了通过db5小波去噪和经验模态分析来比较IMF1功率谱的损伤识别算法。通过在焊缝两侧布置紧凑阵列和稀疏阵列对损伤进行检测,结果表明所提出的紧凑阵列检测方法更适用于钢轨焊缝的损伤检测。图87幅,表8个,参考文献86篇。