计轴传感器通过对车轮的检测来判断铁路区间的空闲和占用情况，是保证铁路运输安全和提高铁路运营效率的一项重要基础设备。目前，国内市场上应用的双侧计轴传感器相比于国外应用的单侧计轴传感器具有成本高、结构复杂、安装维护困难等问题。为此本文对单侧计轴传感器的核心部分电磁系统进行分析和设计，建立传感器的仿真模型，研究其磁场的分布和变化规律，给出了电磁系统中各部分的最佳空间位置关系，对单侧计轴传感器实现计轴、测速和行驶方向检测的方法进行了分析，并对传感器故障时感应电动势的变化进行分析，为相应的检测电路的设计和单侧计轴传感器的研发提供理论依据。本文首先研究了单侧计轴传感器的结构，在双侧计轴传感器的基础上，设计出改进型的单侧计轴传感器的结构。建立了计轴传感器的磁路模型，对传感器的工作原理进行分析。并对计轴信号的产生原理进行理论分析。其次，对单侧计轴传感器的电磁系统部分进行了设计，确定了励磁线圈和感应线圈的材料、尺寸、电气参数，给出了励磁线圈中所用磁芯的材料、尺寸和电气参数，确定了传感器的外壳的材料、尺寸参数。设计了励磁信号的产生电路和感应信号的接收放大电路。然后，对单侧计轴传感器的磁场进行了研究。建立传感器的三维仿真模型，利用有限元仿真软件对有车轮和无车轮时磁场的分布和变化规律进行了分析，研究励磁线圈和感应线圈的空间位置关系对感应电动势的影响，对车轮的尺寸和励磁信号的频率对感应电动势的影响进行了分析。最后，对车轮以动态的过程经过传感器时感应线圈上感应电动势的变化规律进行了研究，分析了以车轮不同位置的静态仿真来代替动态过程中的仿真的可行性，研究了单侧计轴传感器计轴、测速和行驶方向检测的具体实现方法，并对传感器故障时的感应电动势进行分析。