安全、平稳、快速的行车状态是铁路现代化的重要要求。铁路路基作为铁路轨道结构的基础,是列车能否保持安全、平稳、高速运行的关键。随着我国地下轨道交通的发展和运营高铁线路逐渐增多,在地铁下穿既有高速铁路工程的开挖掘进等过程中,不可避免地对既有铁路路基造成影响,产生沉降、隆起、水平位移等路基变形,严重影响铁路路基的稳定性和行车安全。因此,必须建立科学、合理、有效的安全监测系统,对整个地铁施工过程可能造成的既有铁路变形进行监测,以确保高速铁路的运营安全。本文结合“北京地铁下穿京津城际、京沪铁路路基变形自动化监测”工程,从安全、实时、稳定以及可靠的需求出发,进行既有铁路路基变形、接触网支柱空间姿态、列车通过情况等监测内容的监测系统集成设计,并结合实测工程数据,进行误差分析和系统数据优化处理方法研究,完成的主要工作有：首先,搭建完整自动监测系统,对既有铁路路基、周边支柱以及过往列车进行远程自动监测,确定列车过往时间,所得监测结果可全面反映地铁下穿工程对既有铁路的影响。同时将自动监测系统与人工监测相结合,在保证监测工作的准确性、实时性以及连续性的同时,兼顾经济性。其次,以倾角传感器为核心搭建路接触网支柱空间姿态监测系统,对既有铁路路基周边接触网支柱的空间姿态进行监测。比对环境扰动监测系统的监测结果,得出列车经过对接触网支柱的空间姿态无影响的结果。最后,搭建路基沉降监测系统,对既有铁路路基的沉降进行监测。采用统计分析、最小二乘拟合、傅里叶级数展开以及复合函数拟合等多种方法对监测数据进行分析处理,分析监测所得沉降数据,建立数据与外界影响因素的数学模型,并使用卡尔曼滤波对数据进行预测,最终优化监测效果。