铁路列车运行过程中，轴承的实时监测和故障报警是关系行车安全的一项重要工作，而轴温过高是其故障的一个重要表征。红外线轴温探测系统是对行进列车的车轴温度进行非接触式探测，并根据温度及列车其他信息预报车辆热轴故障的安全保证系统。随着传感器技术与嵌入式技术的发展，设计出响应速度更快速、探测信息更可靠的智能化红外轴温探测系统已成为可能。针对当前广泛采用的单点轴温探测方式信息可靠性差，响应速度较慢及软硬件技术上的不足，本文基于多传感器信息融合原理，以ARM嵌入式控制器为核心，针对多点红外轴温探测器的数据融合处理问题进行了重要探讨。全文研究及工作内容主要为以下四个方面：第一，根据辐射学理论分析并建立了列车车轴的辐射照度模型，结合红外光学系统，分析了四点线阵红外探测器的设计原理。并根据列车轴承车轮的各项参数，确定了针对列车轴温探测专用的四点碲镉汞光子探测器的参数要求。第二，针对轴温探测多点的非一致性及各点置信度的差异，依据多传感器数据融合理论提出了自适应最优加权轴温融合算法，研究了根据各点探测器观测值递归求取测量方差的方法，并进行了最优估计的论证，分析了融合系统优势。第三，以Cortex-M3内核ARM处理器为核心，根据红外轴温探测系统要求，基于所设计四点探测器，搭建了智能化轴温探头的硬件框架。并以前后台系统作为软件框架，完成了硬件驱动程序和数字探头功能软件的开发，实现列车基本信息采集和轴温数据融合处理。第四，提出了双侧探头系统轴温采集同步和通信防冲突方案，根据人机交互要求设计了通信报文协议，通过工业485全双工高速通信方式，实现主辅探头数据报文的正确上传。通过实验室仿真和探头设计实现，利用一系列的辅助测试平台，文章验证了360km/h以上高速列车非接触式多点轴温探测思路的可行性；通过自适应最优加权算法完成了多点轴温数据融合定标；通过嵌入式软件对探头硬件系统的综合控制，实现了线阵探头对轴温采集传输的数字化、网络化，简化了整个探测系统，增强了信息可靠性。