随着我国铁路向高速、重载方向发展,对钢轨提出了更高的要求,钢轨无损检测成为研究热点。国内外目前较优的钢轨无损检测方法是使用超声导波进行检测,其他检测方式对长钢轨缺陷检测效率较低,有的还会影响轨道电路基础信号。本文基于现有轨道电路系统,在不增加较多成本情况下,拓展铁路基础设施轨道电路系统功能,为无缝长钢轨的实时在线缺陷监测提供技术支持。本文以河北省电磁环境效应与信息处理重点实验室实际课题为背景,与相关央企联合进行了基于超声导波的在线长钢轨缺陷监测研究,主要工作如下:（1）钢轨超声导波最佳激励频率选择研究超声导波的频散现象和多模态叠加导致信号处理困难,研究了一种基于类比法和因子分析法的导波最佳激励频率选择方法,通过分析不同导波模态的传输性质,选择出了单一非频散超声导波模式,增强了接收信号的可识别性,确定35 k Hz下钢轨中存在衰减性和频散性较弱且模态单一的超声导波,为后续缺陷检测研究中频率的设置提供参考依据。（2）超声导波缺陷检测应用研究采用有限元软件建立钢轨损伤检测仿真模型,针对缺陷定位问题,研究了自发自收时域法定位,针对缺陷有无判别,研究了时域、频域和功率谱方法。通过分析不同尺寸损伤接收信号振幅情况,研究了最小尺寸当量法,对损伤大小进行了定量计算与评估,解决了缺陷尺寸定量计算问题,通过算例判断出缺陷最小当量尺寸为4 mm,误差小于3%。（3）超声导波实验系统搭建与导波实验研究超声导波的衰减系数主要与材料和频率相关,通过在钢板中进行实验,计算钢轨中导波衰减系数,降低了实验的复杂度。针对实验中超声导波探头耦合方式问题,研究了斜入射耦合方法。建立了加入有机玻璃楔块的导波模型,为实验提供理论支撑。实验中得到的衰减系数与仿真值较吻合,确定了超声导波的最远检测距离为500 m,通过反射法实现了缺陷定位,误差为4.6%,符合缺陷定位目标。