本实用新型涉及公开一种分析地铁时变负荷特性的牵引回流在线监测系统，属于电气化铁路牵引回流技术领域，包括：多个信号采集装置、通信模块和控制模块，通过布置在牵引变电所和钢轨的多个信号采集装置来实时高速采集电流、电压信号，并且通过控制模块对采集的电流、电压数据进行统计、分析和处理，从而完成对牵引回流、钢轨电位的在线监测，应用分频变换处理实测信号，能够得到牵引回流、钢轨电位信号中各频率下回流、钢轨电位的分布，便于分析地铁时变负荷对钢轨电位的影响。