铁路是国家最重要的基础设施之一,对铁轨健康状态进行实时监测是铁路系统安全运行的有效保障。而传统的电类传感器存在抗电磁干扰差、信号传输距离有限、组成传感网络的成本高的问题。微结构光纤的分布式声学传感(micro-structured optical fiber distributed acoustic sensing,MOF-DAS)系统将传感传输合二为一,且多个传感单元集成在一根光纤上,一根光纤即可实现长距离、高灵敏以及分布式的声波传感检测,该技术在铁路健康状态监测领域有很大的应用前景。本文将DAS技术应用到铁路安全监测领域,设计实验、采集数据并分析处理,对于列车定位与铁轨缺陷检测这两个关键问题,提出了基于DAS的解决问题的算法。本文主要完成了以下几方面的研究工作:(1)介绍了DAS技术的基本原理,分析了DAS在铁路安全监测领域的优势,设计基于DAS技术的铁路安全监测方案。将微结构传感光纤固定在铁轨轨腰位置,通过实验采集铁轨振动信号的数据,并对信号进行分析。(2)设计一种基于DAS的列车定位算法。该方法对传感节点每秒钟的信号取绝对值后在时间维度上取均值,用这个均值来表征铁轨振动的情况,通过这个均值和设定的阈值对比,对该传感节点上是否有列车经过进行判断。(3)设计了一种基于DAS的铁轨缺陷检测方法。该方法使用列车驶过一段标准损伤轨的实验数据,得到了无缺陷处传感节点和有缺陷处传感节点的铁轨振动的信号,将这些信号的时频域特征作为机器学习算法的输入,使用LightGBM框架对两类信号进行分类并训练出模型,实现缺陷的检测。