铁路计轴目前广泛应用于轨道区段的空闲或是占用状态的监测,是除轨道电路外监测这一状态的铁路必要设备。由于轨道电路需要依靠铁轨作为导线形成回路,在环境恶劣的条件下,例如潮湿、钢轨生锈、雷电冲击等,容易产生“红光带”或是轨道分路不良的问题,严重威胁铁路正常安全运行,即使是环境较好的区段轨道电路也需要经常维护保养,给列车运行增加了成本。而计轴设备安装在钢轨某一个固定点,依靠计轴传感器采集信号,在有车轮经过传感器时,会使采集信号的某一个参数发生变化,根据变化的参数从而监测火车车轮的轴数,进而判断轨道区段的空闲或是占用状态。虽然计轴设备受自然环境影响较轨道电路小的多,但是它也有一定的缺陷。首先,电磁感应式的计轴传感器容易受到牵引强电流周围磁场的干扰,而且计轴传感器的结构比较复杂,给安装、调节、维护带来困难;其次,计轴设备的使用局限在一定的列车运行速度范围以内,当列车运行速度快的时候,容易出现丢轴的情况;最后,当计轴系统出现监测故障时,需要人工复位,使计轴设备不够智能。针对计轴设备的前两大缺陷本文研究内容包括:(1)针对基于电磁感应原理的双侧计轴传感器的缺陷,本文设计了一种结构更加简单的计轴传感器,首先通过有限元仿真工具COMSOL进行分析研究该结构传感器的最佳模型参数,然后给出了该传感器的安装方式及工作方式。实验表明该传感器能够有效监测车轴数,而且能够根据信号有效识别干扰,符合铁路设备安全准则要求。(2)针对计轴设备对高速运行列车容易出现丢轴的缺陷,本文设计了一套计轴安全硬件平台。在处理计轴信号时,该平台将以往使用单片机或是单核DSP作为主控芯片的信号处理板改用FPGA芯片实现。FPGA芯片与单片机或是单核DSP相比具有明显优势,其运行速度快(并行执行)、参数可调节性强、功能扩展性强等。在信号传输、数据对比、控制继电器时该平台使用STM32芯片进行设计。本文分别介绍了该平台的硬件电路实现和软件程序实现,经过与之前的信号处理系统测试相比该平台适用于运行速度更快的列车车轴的计数,且安全性和稳定性更高。