近年来,我国铁路的现代化程度不断加强,铁路的运力提高,运输要求加大,与其相对应的调度效率必须得到进一步的提升。目前我国铁路信号主要来自轨道电路,以及一部分电磁计轴设备。但是,传统的轨道电路和计轴设备属于电气或电磁系统,在抗电磁干扰、使用性能、应用成本等方面以及环境对使用的影响存在较多问题,因此我们研制出一种新型的光纤计轴系统。该系统以光纤光栅为传感单元,结合光纤通信技术和计算机技术,将钢轨应变转化为光栅反射波长的变化,从而达到计轴的目的。光纤光栅传感技术具有成本低、易装配、体积小、精度高、附加损耗小、可重复性好、不受电磁干扰等特点。本文对国内外铁路计轴的现状,光纤光栅的传感原理,车轮对钢轨应变的力学分析,计轴传感器的机械结构设计,传感光路构建,现场数据采集和处理,计轴程序的改进等诸多方面作了介绍。本人主要做了以下工作:(1)建立钢轨的受力模型并进行静态力学分析。并将光栅粘贴于钢轨的不同位置,得出不同位置的受力的应变量,验证了理论计算,确定了光栅在钢轨上的合理安装位置。(2)设计固定在钢轨上的计轴传感座。从全夹持式到半夹持式,最终使用了对应变比较敏感的平板式固定方式。(3)分析实验数据。通过室内模拟实验获取数据,包括压力和波长位移数据,并作出压力波长曲线,通过实验数据优化传感器的结构和光栅的固定方法。(4)现场数据采集和分析。在京广铁路干线的实际应用过程中获取了大量的数据,对各种车辆通过得出的计轴波形进行了分析,针对各种异常波形,在计轴算法和硬件设计方面找到了解决方法。该光纤光栅计轴系统经过实验和改进,现已达到列车计轴无差错,应用效果良好。随着课题组对该技术的不断完善,计轴精度和可靠性将进一步提高,成为传统电磁式计轴装置的替代技术。