高速铁路是一个复杂动态系统，其组成设备在服役期始终处在动态的变化过程中。因此，准确感知和综合监测高速铁路设备服役状态是确保健康平稳运营的基础。本项目以车路耦合关系这一影响高速铁路安全的核心问题为切入点，通过研究跨多气候带无缝线路在长期服役过程中的状态演变过程，建立全新的分布参数式服役状态模型，描述高速列车及无缝线路的动态耦合过程以及累积效应和其它环境因素造成的参数长期演变过程。以此为基础，重点研究复杂分布参数系统的状态感知算法，采用车、地自检和互检等多种检测方式，并在不同时间和空间尺度上重构和简化系统模型，开发线性与非线性混合滤波器算法，实现无缝线路应力分布、平顺度、刚度、阻尼以及高速列车舒适度、脱轨系数等重要参数的智能感知。同时，开展综合监测网优化方法、设备服役状态综合评估方法研究，结合基于环形铁道试验基地和京沪高铁的验证研究，为发展我国高速铁路设备服役状态综合监测理论奠定基础。
