本发明公开了一种单轮自平衡轨道超声检测设备，包括轮架、探轮、控制器、通讯模块、控制终端、方向惯性轮组、两个激光传感装置、两个避障模块和能够驱动探轮行走的第一驱动装置，以及能够驱动方向惯性轮组转动的第二驱动装置；轮架上设有可转动的轮轴，探轮安装在轮轴上；轮轴与第一驱动装置的动力输出端传动连接；两个激光传感装置用于实时检测轨道钢轨轮廓并获取探轮下方的钢轨信息，两个避障模块用于检测探轮在行走方向的一定范围内是否遇到障碍物，方向惯性轮组用于控制探轮在行走方向上的平衡姿态。本发明具有自我平衡控制能力，能自主行走，占用空间小，大大减轻整体重量，搬运方便，提高检测可靠性与检测效率。