轨道传感器对于整个铁路运行系统起到重要的监测作用,通过对轨道状态监测可以得到大量保证铁路运营安全和提高效率的信息。目前我国主要采用轨道电路和电磁计轴设备来完成对轨道信号的监测,但是传统的轨道电路和计轴设备存在一定缺陷,如抗电磁干扰能力低等。基于光纤布拉格光栅的轨道传感方案能够较好地克服这些缺陷,越来越受到研究人员的关注,并逐步实用化。本文提出了一种基于光纤光栅的传感方案,能够对轨道进行计轴、定位等,并实验验证了方案的可行性。本文从光纤布拉格光栅的理论分析和轨道监测设计方案的实验验证两个方面展开。本文首先从光纤布拉格光栅的耦合模理论和传输矩阵法分析了光纤布拉格光栅的反射谱特性；其次,利用耦合模理论对光纤光栅在轴向均匀应力和轴向非均匀应力下的传感模型分别进行讨论,尤其对于非均匀轴向应力下的反射谱做出数值分析,为后面的实验提供理论依据。实验验证分两部分进行,第一部分验证光纤布拉格光栅的频谱展宽效应,在实验室里利用简支梁模型进行了非均匀轴向应力下的实验,并对比了轴向均匀应力改变和温度的传感情况；第二部分对于光纤布拉格光栅轨道传感方案的验证,在道路与铁道工程重点实验室对钢轨的应变进行了传感装置的验证,得出应变变化和反射光功率的对应关系。对于频谱展宽效应和钢轨上应变的实验分析验证了这种光栅传感设计方案的可行性。本文提出的光纤光栅传感装置可以用于轨道计轴、定位等监测,其优点主要包括基于强度解调的高速检测、结构简单、不受电磁干扰且不需要温度补偿,有较好的应用前景。