地铁作为城市交通的重要组成部分,其运输能力强,效率高,对社会的发展发挥着重要的作用。钢轨作为地铁结构中重要的组成部分,在列车行驶中起到导向和承载的作用,钢轨的几何形状关系到列车能否安全平稳地运行。外载、温度变化等因素往往引起钢轨形变形与内部应力的产生,严重时会影响行车安全。人工巡检和轨道检测车定期检测的方式存在数据密度小、准确性较低、实时性差的问题。本文以钢轨温度和纵向应变为监测对象,建立了钢轨受力状态监测系统,研究了钢轨受力状态的变化。主要研究内容为:首先,研究了路基变形工况下钢轨力学特性,并建立了钢轨受力状态监测系统。利用ABAQUS有限元软件,分析了路基位移载荷与钢轨纵向应变分布之间的规律,进而确定了监测节点的布置方案。监测节点采用监测节点-网关-云服务器-客户端架构,设计了监测节点和网关的硬件架构及相应的软件工作流程,同时,设计了云服务器上的软件工作流程。分析了监测节点应变数据的产生过程及引起纵向应变测量误差的因素,并提出了对应的减小误差的方法。实验结果显示,监测系统对温度、应变的测量误差分别为±0.5℃、±3με。其次,设计了钢轨跨中定位工具和应变片定位工具,降低了应变片粘贴位置误差并提高了应变片粘贴效率。经过现场试验,使用此定位工具粘贴应变片,角度误差小于1°,定位误差由±5mm减小到±1mm,定位应变片所用时间由2min缩短至40s,提高了应变片粘贴的定位精度及定位效率。最后,在自由伸缩的钢轨上进行实验,对比研究了桥臂电阻保温与不保温条件下,监测节点的温漂误差,得出对桥臂电阻采取保温措施能有效降低应变测量的温漂误差,其中,温漂误差小于1με/℃。此外,在地铁运营线路上安装四个监测节点进行监测实验,验证了监测系统具有在地铁环境中正常运行的能力,通过分析监测系统获得的温度、应变数据获得了钢轨受力状态的变化规律。