本发明公开了一种基于光纤光栅的多参数同步测量的装置，该装置包括轮对支架，上层支撑架上固定车轮实验轮对，下层支撑架上固定轨道实验轮对，轨道实验轮对带动车轮实验轮对转动；该装置还包括电动机和齿轮变速箱；车轮实验轮对包括中心轴、车轮、扭矩检测机构和垂向检测机构，扭矩检测机构包括沿中心轴的中间位置外环方向均匀设置的四个光纤光栅，形成光纤光栅全桥光路，用于测量车轮实验轮对的扭矩和扭转振动；垂向检测机构包括固定在两个车轮之间的中心轴上的一对弹簧钢板，每个弹簧钢板上均对称设有两个光纤光栅，并通过光纤与外部光纤光栅解调仪连接，用于测量车轮实验轮对的垂向力和垂向振动。