随着我国铁路运输量的日益增长,列车通过道岔的速度不断提高,密度不断加大,使道岔转换设备的工作环境发生了显著变化,对转辙机的检测与维护提出了更高的要求。超声相控阵无损探伤技术是超声无损探伤领域新发展起来的技术,它通过电子技术对超声阵列换能器各阵元进行相位控制,从而获得灵活可控的合成波束。本文通过跟踪近年来国内外超声探伤领域的发展新动向,以我国铁路系统使用最广泛的ZD6系列电动转辙机的零件为研究对象,针对道岔转辙机零件的缺陷探伤问题,以超声无损检测原理为理论基础,开展采用具有灵活声速控制、动态聚焦、高分辨力和高检测灵敏度等多项优点的超声相控阵技术,提高转辙机零件探伤精度和检测效率等问题的研究；利用瑞利积分和Pencil法建立了超声探头发射声场半解析法计算模型；基于基尔霍夫近似、GTD理论和波恩近似理论建立了发射声场与缺陷相互作用半解析法计算模型,以及依据奥尔特互易原则建立了探头接收回波模型,在此基础上以转辙机零件锁闭轴为例,利用专业化的声场仿真软件Wave3000进行了检测仿真,对比分析了转辙机零件常规超声波检测仿真结果及其超声相探阵检测仿真结果,实验结果验证了超声相控阵技术在转辙机零件锁闭轴无损检测中的可行性,突显了超声相控检测技术高空间分辨力和灵敏度的特点。介绍了超声波频谱分析法在工件内部缺陷定性的应用,采用超声波频谱分析法作为标准脉冲反射法的补充,基于Wave3000进行了远场区和近场区的缺陷的直径、方位对超声波频谱的影响及缺陷尺寸定量的仿真实验。