随着我国铁路运营里程和铁路隧道长度的逐年递增,急需高效、动态的自动化巡检技术对于隧道衬砌状态进行检测。随着激光技术和电子技术的发展,激光测量已经从静态的点测量发展到动态测量和3D立体测量领域。本文针对隧道衬砌表面发生裂缝等缺陷的检测需求,基于激光三角法测量原理,对隧道衬砌表面状态的车载式动态检测技术进行研究。本文首先分析了隧道衬砌表面状态检测需求,并简述了国内外相关检测技术研究现状,提出了研究工作的技术路线和关键指标。然后阐述了激光三角法的测量原理,并基于该方法提出了总体设计方案。依据设计方案,对隧道衬砌表面激光3D成像的若干关键技术进行了研究,重点论述了光学器件选型、动态测量控制技术、图像畸变及标定方法、3D图像中的隧道衬砌表面裂缝识别方法等工作。课题完成了隧道衬砌表面检测系统样机的开发,并在试验线上开展了多次现场试验和验证工作。研究结果表明,本文提出的基于激光三角法的隧道衬砌表面状态检测技术可有效检测衬砌表面裂缝。所设计的成像系统的单传感器覆盖面积更广,抗干扰能力更强,具有更高的集成度。