钢轨安全监测是确保列车行车安全的一个重要监测手段。面向钢轨监测的无线传感网系统能满足当前实时、快速、精确、广域监测的迫切需求。大量分布布设在钢轨上的节点形成无线传感器网络,能实时监测钢轨状态,从而为后续分析提供数据依据。网关作为无线传感网系统的重要设备,实现着异构网络互连通信的功能。本文针对钢轨安全监测的需求,研制了一种基于Zigbee-3G通信的WSNs网关。首先概述了面向钢轨监测的无线传感网系统的体系结构,分析了WSNs网关的功能需求,并在此基础上对网关的接入方式进行了选择,分别以Zigbee和3G通信技术接入无线传感器网络和外部网络。最后根据功能需要给出了网关软硬件总体设计方案。针对WSNs网关硬件需求,对网关通信层及供电层进行了设计,实现了硬件平台的搭建。并针对不同的工况环境,采用220V交流供电和太阳能直流供电两种供电方案。针对异构网络互连的需求,在WinCE平台上开发了网关应用软件,并出于数据完整性考虑,制定了一种数据补包机制,能有效的将数据丢失率降低至0.6%。另外,针对网关文件系统远程管理的需要,制定了一种远程访问机制。考虑到钢轨监测现场复杂的电磁干扰环境,对网关硬件部分进行了电磁兼容性设计。分析了铁路信号系统及网关中可能造成的电磁干扰问题,采用屏蔽、接地、滤波等技术对网关箱体、信号天线、网关供电电路进行了电磁兼容设计,并按照相关国家标准GB/T 24338.5-2009对轨旁通信设备的要求,对网关进行了多项电磁兼容性测试,测试结果均达到A级标准。研制的WSNs网关在实验室进行了性能测试,测试结果显示：网关启动时间仅需47s；能在-25℃-75℃温度范围内正常工作；完成一次数据传输的时间约为2min。此外网关还在北京铁道科学试验中心进行了一定规模的试验,在试验路段安装20套网关及40套传感器节点,并在此平台上完成了多项测试。经监测现场及实验室测试表明,该网关具有启动快速、运行稳定、数据传输可靠、抗干扰能力强等特点,能满足钢轨监测的应用需求。