本实用新型公开一种列车轮对多边形检测装置，定位装置连接于变形支架，通过调节变形支架使定位装置靠近轮对；定位装置与轮对的相对位置确定后，由采集装置采集轮对的踏面数据，第一激光位移传感器和第二激光位移传感器的连线与轮对的轴向平行设置，第一激光位移传感器对正检测轮对踏面的滚动圆，第二激光位移传感器对正检测轮对踏面的无磨损位置；第一激光位移传感器和第二激光位移传感器检测得到的数据传递给数据处理器，数据处理器接收第一激光位移传感器和第二激光位移传感器检测的数据，并经过差分计算得到轮对的多边形化阶数。采用两个激光位移传感器分别测量踏面上的两个不同位置，由两组数据差分计算得到，结果更准确可靠。