随着我国铁路建设的发展，工务部门管理的轨道设备也日益增多。如何能够实时准确掌握轨道设备运营状态，从而有计划有针对性的制定养护维修方案，进一步提高养护维修的工作效率成为工务部门经常思考的一个问题。

基于上述实际生产需要，依托于高速铁路轨道技术国家重点实验室，我所轨道工程事业部对轨道状态远程监测系统（以下简称“监测系统”）开展研发，以实现轨道设备服役状态的远程实时在线监测。监测系统采用光纤光栅传感技术、导波检测技术和卫星数据传输技术等国内外先进技术手段，对轨道结构状态参数进行自动传感、采集、传输和分析，以实现轨道状态远程实时监测。目前已实现的轨道结构状态监测参数主要包括列车安全参数（脱轨系数、减载率和轮轴横向力等）、气象学参数（环境温度、风速和太阳辐射量等）、轨温、无砟道床温度、梁体温度、轨道结构位移、钢轨应力和道岔钢轨件裂纹等。同时，监测系统预留轨检车数据接口，方便后期纳入轨检车检测数据，实现车——地协同监测。监测系统框架如图1所示。

图1 轨道状态远程监测系统框架图

监测系统主要由前端传感器、数字采集及控制设备和后台数据库组成，监测数据通过卫星通信网络（或移动通信网络）进行传输。

前端传感器作用是感知监测参数变化情况，一般安装在被测结构物表面、内部或道旁。针对不同监测内容，前端传感器也有所不同。目前主要采用光纤光栅传感器、点焊式应变片、振弦传感器、气象监测终端和导波换能器等不同类型传感装置， 通过不同的配置方式安装在轨道结构表面、内部或者道旁。

数字采集及控制设备作用是采集监测数据并进行原始数据的存储，对监测数据进行初步处理后通过数据传输网络回传至后台数据库。数字采集及控制设备具备较高的环境适应性和系统稳定性，能够适应宽温宽电压的工作条件，还可适应扬尘和电磁干扰等恶劣环境。

后台数据库是监测系统的服务中枢。一方面对现场回传数据进行自动校验和入库存储，另一方面为终端用户提供数据检索、数据分析、数据统计和数据预警等服务。后台数据库部署在高速铁路轨道技术国家重点实验室轨道状态监控室服务器，服务器通过卫星通信链路接入互联网。图2为大秦重载铁路安装的两处轨道监控系统测点情况，图3为国家重点实验室轨道状态监控室内部一览。

图2 轨道状态监控系统现场安装情况

图3 国家重点实验室轨道状态监控室

目前，轨道状态远程监测系统已先后在京津城际铁路、武广高速铁路、京沪高速铁路、郑西高速铁路、哈大高速铁路、沪宁高速铁路、盘营客专、西宝高速铁路、大秦重载铁路、朔黄重载铁路和山西中南部铁路通道等多条高速及重载铁路的不同类型道岔（62号、42号和18号道岔）和钢轨伸缩调节器（直线和曲线调节器）等重点设备及长大下坡段、小半径曲线和桥上反向曲线等重点地段投入使用， 对轨道状态参数进行监测，取得了大量监测数据。其中部分监测结果以监测报告的形式提交给工务部门，为其指定养护维修计划提供参考。图4所示为郑西高速铁路渭南地区整年轨温、环境温度和梁温分布情况。

图4 郑西高速铁路渭南地区整年轨温、环境温度和梁温分布情况

监测系统的应用可实现工务部门检测与监测信息的分散检测、集中管理和综合运用，为工务监控由传统向现代转变，由人控向机控转变，由粗放向集约转变提供技术支持，并为线路设备经济有效检修和维护策略制定提供必要的数据支撑。近期，铁路总公司提出“构建移动设备动态检测、固定设备在线检测、安全信息综合运用为一体的铁路行车安全监控体系”要求，轨道状态监测系统可作为该监控体系中重要一项，不断进行深化研究和完善。