本发明公开一种包含深度信息的动车组运行故障图像检测系统及方法，采用线阵相机拍摄动车组可视图像信息；利用结构光3D模块采集动车组的深度信息；通过车号相机拍摄动车组的车号图像，采用车号识别技术，自动识别车号和端位信息，能实现车号与动车组自动索引，建立动车组部件图像与车号的对应关系；采集车辆的底部和侧部外观的可视图像与深度信息，采用信息融合技术，对可视图像信息和深度信息进行匹配融合；通过异常区域自动定位技术检测车辆运行故障，实现同一动车组的部件图像自动识别和异常分级报警。本发明的优点在于：能同时采集列车组的2维图像信息和3维深度信息进行融合，大大提高故障检测效率。