本实用新型公开了一种旅客列车运行监测与故障在线诊断系统，包括列车在线诊断主机、网关、若干个车辆故障在线诊断分机及车厢显示器、若干个车辆设备状态监测与数据采集模块；车辆设备状态监测与数据采集模块采集车辆运行中各关键部件的状态数据，经MVB总线传输到车辆故障在线诊断分机，诊断结果通过车厢显示器显示；车辆故障在线诊断分机通过网关经WTB总线与列车在线诊断主机相连，构成整个列车的故障诊断系统。本实用新型将列车各相互独立的状态监测模块联结成为网络系统，通过对动态过程监测与记录，可以对车辆动力学系统的性能变化趋势进行预测，实行基于定量分析的质量控制与动态管理，保证车辆的安全运行。