随着我国铁路的快速发展,无缝钢轨被广泛应用在高速铁路与城市轨道交通中,无缝线路虽然提高了列车运行的平稳性,但由于钢轨缝隙被消除,在温度变化下受约束的钢轨无法自由伸缩,内部产生巨大温度应力,严重时可引起胀轨、跑道以及断轨等事故,对铁路经济、运营安全造成巨大影响。而现有检测手段大多需要在天窗时间进行检测,无法满足高密度铁路运输要求,因此实现在线监测钢轨温度应力并在超限前及时报警对无缝线路安全运营具有重大意义。本论文针对无缝线路钢轨温度应力难以监测的问题,对比现有监测手段,研究采用超声导波作为钢轨温度应力监测方式的可行性,通过研究超声导波在钢轨内的频散特性,建立导波模态选取指标,并改进原有指标计算方式,为导波激励方案的制定提供更加客观的指导建议。论文以CHN60钢轨为研究对象,通过半解析有限元法与有限元法得到钢轨在5k Hz内的频散曲线,验证了半解析有限元法的正确性;结合仿真模拟,从实际角度出发建立了以频率因子、应力敏感度因子、振型因子、激励偏离度因子与模态辨识度因子为基础的模态选取指标,根据熵权法客观评价了各因子对导波激励方案制定的影响程度,最终得到在40k Hz的激励频率下,轨腰94号节点x方向为最优激励点。论文此外研究了不同接收方式对导波群速度测量的影响,确定符合实际情况的最佳接收方式与接收位置,同时分析了扣件系统对导波模态的影响,得到在1000Hz以上的高频率下,扣件对导波模态的影响可以忽略;分析对比了不同钢轨磨耗量对导波模态的影响程度,得出钢轨磨耗主要影响导波高阶模态,验证了所选导波模态的群速度仅对温度应力敏感,进一步证实所选方案的合理性。