随着我国高速铁路的快速发展,列车运行安全问题越来越受到重视。轨道作为铁路运输的基础,其状态直接关系到铁路运输的安全。过去许多重大的脱轨事件都与轨道损坏密切相关,开展钢轨无损检测技术的研究,探索新的无损检测原理和方法,提高轨道缺陷检测精度,提高伤损识别的稳定性和精确性,对保证铁路行驶安全和指导检修具有很重大的意义。目前,中国铁路超声波探伤有两种方式。一种是使用手推式超声波探伤仪以2千米/小时的速度检测,它具有方便的上下通道,检测精度高和检测效率低的特征;另外一种是使用大型探伤车,进口大型轨道超声波检查车辆拥有高达80公里每小时的检测速度,检测效率低(例如轨底横向裂纹无法检测),需要小型探伤仪复核。在充分了解目前国内外探伤技术现状的情况下,本文设计了一种模块化的钢轨探伤车,该设备能在一定程度上代替大型探伤车和手推式的探伤车,可以在保证高精度检测伤损的前提下进一步提高探伤效率,并且降低工作人员的工作量,改善我国的轨道探伤现状。该设备使用的探伤技术包括了超声波探伤和视觉探伤,两种探伤方式分别对钢轨的内部和表面进行检测,实现了多传感器的配合使用,提高了探伤范围和精度,顺应了探伤技术的发展潮流。结构设计以模块化为主要理念,实现了小体积、易携带、低成本以及无人跟随等特点。结构设计分为超声波模块、视觉模块、行走模块、连接模块、定位模块和控制模块来研究,使得结构能够满足我们预期的要求。最后本文简单介绍了超声波信号的电路设计和基于残差神经网络的视觉信号分析。同时为了能实现无人跟随的功能,本文也对模块化钢轨探伤车的远程控制系统、数据远程传输系统以及GPS定位功能进行了设计。本文中设计的自行走轨道检测机器人因其九通道的轮式探头以及高像素的高速相机保证了设备检测信号的准确性和完整性,通过使用高准确性的残差神经网络对信号进行检测保证了高检出率。并且该设备无需人员跟随,无需携带耦合液,极大的节约了人力物力,顺应了铁路探伤的发展趋势,拥有极高的研究价值。