随着高铁运营里程迅猛增加,高铁轨道基础设施的安全运营面临前所未有的安全挑战,为预防安全事故发生,须建立有效的轨道结构安全监控系统,保障轨道交通安全运营。光纤光栅以其灵敏度高、抗电磁干扰、防雷击等独特优点,符合高铁轨道在线监测技术的需求,是高铁轨道结构监测的优选技术。本文对高铁轨道监测技术的发展历程和现状进行综述的基础上,分析了不同技术方案的优缺点,针对高铁轨道工务监测中对温度、应变、位移参数测量的实际需求,研究用于高铁轨道结构在线监测的光纤光栅传感器以及固定和移动终端软件系统。首先,根据轨道实际工况,设计了光纤光栅钢轨温度和应变传感器以及符合轨枕横向位移测量的光纤光栅传感器,并完成了标定,其灵敏度分别为25.9pm/℃、1.369pm/με和6.1pm/mm。结合高铁监测设备在户外运行的环境要求,对光纤光栅解调仪的防尘防水结构进行了设计,提高监测系统的环境适应性。对高铁轨道光纤光栅传感固定端和移动端监测系统的架构选择、组网、设备、功能设计、开发平台、软件界面、数据库的设计进行系统的研究,重点开展了固定监测计算机及移动终端的软件系统研究,完成了相关软件开发和功能调试。在试验线路上对传感器进行了布设,完成了光纤光栅信号解调仪、监控计算机、服务器和移动终端组网,取得了连续监测试验数据,检验了传感器和解调仪器的环境适应性能力,达到工程化设计效果。综上,本文研究的基于光纤光栅的高铁轨道固定监测和移动终端相结合的在线监测系统,充分发挥网络的技术优势,能够实时地把高铁轨道运行信息传输到监控中心和管理人员的移动终端,提高系统的实时性,为轨道安全监测系统进一步系统化和实用化打下基础。