在铁路运营线路中,钢轨应变的变化蕴含着系统的许多重要信息。光纤布拉格光栅(简称光纤光栅)应变监测技术可以实现钢轨表面应变的监测,从而获得在列车载荷及环境(温度)变化等情况下钢轨的状态变化。通过实时掌控轨道线路的工作状态,可以确保铁路线路的安全运营。本论文针对轨道应变的检测需求,研究高可靠且实用性强的光纤光栅轨道应变检测技术。本课题首先对光纤光栅的结构及其应变和温度的基本传感原理作出了简要介绍,并对其传感应用中温度和应变双重敏感(交叉敏感)的难题进行分析,介绍了几种新颖和典型的解决方法,对比了各种方法的优点和不足,进而针对光纤光栅轨道应变传感应用设计了相应的封装与安装工艺。其次,在传统匹配光栅应变解调法的基础上,通过对列车行驶过程中车轮对钢轨竖直方向的集中载荷所产生的应变分布进行分析,提出了基于双向应变的匹配光栅应变传感检测方案。在保留传统匹配光栅解调法优点的基础上,提高了应变检测的可靠性和灵敏度。利用加载过程中基于应变片的应变检测结果和光谱仪的光谱分析结果,验证了方案的合理性。通过与传统的匹配光栅应变传感方案的对比实验,突出了基于双向应变的匹配光栅应变检测技术的优势。另外还对系统进行了动态加载实验,模拟列车运行中车轮对钢轨施加的周期性动态载荷,验证了系统在实际运用中的可行性。最后,针对铁路运营线路中对轨道应变多点准分布式的检测需求,从光纤光栅轨道应变单点传感检测原理出发,将匹配光栅应变解调和光时分复用(TDM)及波分复用(WDM)相结合,研究了一套轨道应变准分布式实时检测方案。通过对系统的垂向加载实验和纵向加载实验,以及将系统检测结果与电阻应变片实验结果进行对比,表明该系统能实现对钢轨上多点表面应变的准确检测,且有较高的检测速率,从而证明该系统适用于轨道应变的准分布式实时监测。