分布式光纤传感技术具有高灵敏度、易于布设、抗电磁干扰等诸多优点,随着关键技术的不断提升正在向实用化阶段快速推进。相位敏感型光时域反射仪（Φ-OTDR）是一种极具特色的分布式光纤传感技术,其敏感的探测能力使该技术成为近年来分布式传感领域的一个研究热点。本文将Φ-OTDR引入到高铁健康监测领域,对高铁高速运行时车轮与钢轨之间的振动安全隐患问题开展监测研究,以期替代现有传统高成本低效率的人工巡检以及点式传感器监测的方法。高铁具有封闭运营的特点,施工标准也十分苛刻,采用额外布设光缆的方法施工成本十分高昂,这也是其它分布式光纤传感技术一直无法落地高铁健康监测领域的重要原因。而本文根据Φ-OTDR具有非接触式探测能力的特点,以既有通信光缆作为传感媒介,通过对高铁钢轨受列车冲击后产生的固有振动模式的特征进行分析与比对,来实现长距离的高铁轨道安全在线实时监测。该技术将大大降低分布式光纤传感技术落地的成本。本文首先基于高铁轨道健康监测的实际特点,给出了基于既有光缆的Φ-OTDR的高铁轨道健康监测方案。然后针对光纤与钢轨之间存在的振动耦合效率降低的问题,从偏振噪声抑制、微扰动定量检测、固有谐振频率分析三方面来提升传感系统的探测灵敏度,最终通过图象处理算法实现高铁轨道的健康监测。在上述技术的保障下,本文通过改进实验室样机,进一步对一些典型铁路场景开展了外场实测实验,并建立了钢轨的固有谐振频率的相关数据库。该数据库可以在以后的检测中进行不断的比对与更新。基于既有光缆的Φ-OTDR高铁轨道健康监测技术后期还可以通过大规模组网的方式来进一步大幅度降低该技术落地的成本,相信随着该技术的进一步成熟,其必将成为高铁轨道健康监测的另一有力手段,为我国高铁的健康运营保驾护航。