受电弓-接触网系统是电气化铁路从牵引变电所获取电能的主要结构。弓网系统的可靠性限制和决定了电气化铁路最高运行速度和运行安全,保障受电弓-接触网系统工作状态的安全对铁路运输有着重要的意义。随着电气化铁路的迅速发展,行车速度和密度的增加,接触网系统故障时有发生。为此,本文利用FBG传感器技术,设计开发了一套接触网实时状态监测与故障诊断系统,通过监测受电弓弓头振动状态,实现对接触网的实时安全状态评估与故障诊断。主要完成了以下几个方面的研究内容:针对现有接触力检测方法的不足及接触网检测的工程需求,建立受电弓弓头简化梁模型,通过研究受电弓弓头滑板应变响应与弓头载荷激励之间的映射关系,提出基于FBG应变传感器的弓网接触力检测方法,在不打破受电弓结构荷载传递路径的基础上,实现弓网接触力的准确测量。同时,对于温度与应变的交叉敏感导致的FBG应变传感器测量精度低的问题,通过探究FBG传感器应用于弓网系统检测时温度影响机理,提出一种基于自适应干扰对消的温度补偿方法,采用自适应滤波原理,基于参考温度与干扰温度的相关性,与真实应变的正交性,以最小均方误差为优化目标,自适应调整滤波器参数,消除实测应变信号中与温度相关的分量,极大的提高了测量精度,并通过线路试验验证了其可靠性。为研究接触网故障特征,基于有限单元法模拟了接触网膨胀接头、锚段关节和支持装置的故障及接触网复合故障。通过分析接触网故障特征以及故障演变规律,为后续探究接触网故障诊断方法提供理论和数据支撑。针对接触网异常状态检测的实际困难及现有方法的不足,引入局部离群因子(LOF)和最小熵解卷积(MED)算法检测接触网异常状态。利用平方包络和特征融合优化MED分析结果,进一步增强故障特征,提高了检测精度。考虑异常状态检测实时性需求,利用K-S检验和QQ图评估应变数据正态性,提出一种基于滑动窗口的接触网异常状态实时检测方法——复合短时标准差,以弓头应变为特征参数,随列车运营环境和速度自适应调整状态评估指标,计算速度快,检测精度高。为选择合理的滑动窗口参数,利用故障仿真数据分析了速度、故障程度对窗口长度的影响。与局部离群因子和MED-特征融合的状态检测方法对比发现,复合短时标准差的检测精度、检测实时性更优,更符合接触网实时状态监测需求。根据接触网故障在应变信号中的表征差异,基于应变数据波动特性,定义了增强样本熵和接触网结构定位系数用于有效提取故障特征和故障定位信息。利用线性判别分析(LDA)将故障特征投影至最佳鉴别子空间,使其具有最大可分离性,从而识别故障类型。通过已有故障样本训练LDA故障分类模型,可以实现待测故障的智能化诊断。基于以上研究建立了基于受电弓振动状态的接触网实时故障诊断系统。在此基础上,研发了接触网实时诊断设备,通过将其应用于实际线路,验证了该系统在工程应用中的可行性和可靠性。基本实现了基于受电弓振动状态的接触网实时故障诊断系统的工程化。