目前国外的轨道检测技术都是基于轨道无损检测技术（简称NDE），此研究开始于1877年。1928年，Sperry先生开发了世界上第一台高速磁感应传感器钢轨检测车，1960年超声传感器首次安装在Sperry测试车上。纵观NDE技术，主要包括视觉检测、超声、磁感应、放射技术、交变电流场、电磁声学和涡流感应技术等。
（一）可视轨道检测系统
以前视觉检测只能靠有经验的技师进行巡道目测，最近几年，以摄像机为基础的可视系统得到了广泛的应用。这些系统根据功能可分为四大类：① 轨道检测系统；② 车辆检测系统；③ 维修和运营系统；④ 与乘客相关的系统。
自动可视系统就是使用高速摄像机来捕捉轨道图像，再利用软件分析采集信息，如图2-1所示。该系统用于测量轨头形状、钢轨磨耗率、轨缝、轨枕、道砟缺失、道砟脱空时的轨下垫层状态、螺栓缺失和表面伤损，包括滚动接触疲劳（RCF）和钢轨波磨等，该系统的运行速度为60～320 km/h。
图2-1 自动可视系统示意
（二）超声技术
超声技术的物理学原理是：在用普通超声探头检测钢轨时，压电体发射一能量束到钢轨上，能量束被反射或者散射，再利用若干传感器对其进行捕捉。利用这一原理开发出许多超声技术检测设备：人工检测小车、高速钢轨测试车和车载钢轨测试车，如图2-2所示的大型探伤车。
图2-2 大型探伤车
近年来，又开发出无接触式的激光超声检测技术，改变了传统的超声设备必须同被测物体表面接触进行检测的限制，通过在距被检测物体表面一定距离内发射激光束，然后利用摄像机捕捉反射或者是散射后的激光束，从而获得被测物体的信息，使检测的灵敏性和可靠性提高。
（三）脉冲涡流（PEC）
多年来，涡流技术仅仅限于单个钢轨焊接的表面检测，因此，涡流系统也只能用于人工检测RCF缺陷和其他表面损伤。现在，随着涡流技术的发展，开发出了高速钢轨涡流检测系统。在检测中，比较重要的一点就是要调整涡流探头，以使信号不受影响，而且灵敏度也不会因为离物体表面距离的变化而出现波动。图2-3所示为涡流检查原理图。
（四）磁感应（MFL）
图2-3 涡流检查原理图
磁感应的原理就是在钢轨一定距离上放置检测线圈或探头，来探测轨头周围直流电磁场区域的任何变化。MFL的缺点是传感器只能探测离表面很近或者沿表面的缺陷。如轨头上的RCF裂缝，但不能探测与磁力线平行发展的深层缺陷或者瑕疵。而且MFL受检测速度的影响，速度越高，轨头的磁流密度越少，因此，需要与霍尔探头相配合以提高灵敏度。图2-4所示为磁感应检测原理图。
图2-4 磁感应检测原理图
（五）放射技术
放射技术主要使用的是γ射线或者是X射线，探测时使用数字探测器（数字放射技术）。但放射技术涉及健康和安全问题，需要严格控制暴露时间，因此，放射技术只能通过其他NDE技术定位出缺陷位置之后，再利用该技术进行证实，或者是使用其他方法都不可靠，只能采用放射方法作为替代。图2-5所示为数字放射系统。
图2-5 数字放射系统
（六）交变电流场（ACFM）
交变电流场技术是一种电磁检测方法，该技术的理论基础是在任何导体表面附近均可产生感应交变电流。从远处向检测区域输入直流电，如果检测区域没有缺陷存在，电流将不会发生变化。如果检测区域存在缺陷，电流将发生变化。
由于交变电流在近表面区域流动，不会影响物体的整个几何形位，同时物体表面的电流感应磁场也会由于缺陷的存在而发生变化。图2-6所示为交变电流场技术原理图。
该技术的检测探头可以精确测量磁场的变化，在不损失信号的前提下可距离物体表面大于5 mm进行检测，而且ACFM探头可制作成标准铅笔探头或多维探头阵列。但ACFM检测技术只能用于近表面裂缝测量，检测的灵敏度很大程度上取决于被检测金属的电磁特性。该技术一开始应用在测力轮对上，后来发展到人工操作ACFM小车来探测RCF裂缝，再后来发展到布置成ACFM阵列，以适应于被检测轨头的形状。不仅如此，ACFM在高速检测和量化RCF裂纹方面具有非常广阔的发展前景，目前伯明翰大学正在致力于研究降低因探头离物体表面过远而对检测灵敏度所带来的影响，并提高对波磨和打磨轨迹的检测灵敏度，使检测速度提高到32 km/h。
图2-6 交变电流场技术原理图
（七）电磁声学传感器（EMAT）
电磁声学传感器是靠通电导体及磁体产生或者探测超声波。磁场的方向性、感应线圈的几何形状、被检测物体的物理和电特性对产生的超声波类型影响很大。Tektrend公司基于EMAT技术开发了一种叫RailPro钢轨检测车，使用几个EMAT模块来产生超声面波和体波，可以检查整个钢轨截面，检测速度达到5～9 km/h。
EMAT技术不受检测速度的影响，对升降变化敏感，性能受钢轨表面质量影响（例如严重的打磨轨迹），检测深度为2～15 mm。图2-7、图2-8为电磁声传感器原理图和检测设备。
图2-7 电磁声学传感器原理图
图2-8 电磁声学传感器检测设备
（八）声学轨道监测
AEA公司使用安装在列车上的声学设备来测试钢轨缺陷，该设计理念是基于探测轮轨接触表面滚动噪声的变化。声学轨道监测技术可以用于探测几类缺陷，如钢轨断裂、剥离、掉块、钢轨磨耗、道砟恶化、曲线轨距发生变化等。
（九）声学脉冲
声学脉冲技术不是探测由钢轨缺陷所产生的信号，而是用外部源来感应超声波，再利用传感器来探测频谱变化，该技术目前开展的工作还很有限。
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