列车运行控制系统中,速度信息对于保证行车安全,维持列车的可靠运营具有重要的意义。随着人工智能技术的飞速发展,基于计算机视觉的目标检测与识别技术的在工程中的应用越来越多。因此,研发一套基于计算机视觉的城轨列车测速系统具有重要的工程应用前景。本文在分析了传统测速方法的基础上,开发设计了一套基于计算机视觉技术的低成本、高可靠性、便于安装拆卸、不依赖于其他辅助设备、适用于城轨列车的实时测速系统。本文的主要内容如下:（1）分析了目前城轨列车主流测速方法的国内外研究现状,总结了各测速方法在应用中的优缺点,分析了计算机视觉中图像处理技术在列车测速方面的应用前景,提出依托计算机视觉技术探讨城轨列车测速。（2）提出了城轨列车视觉测速系统的设计目标,介绍了本测速系统的视觉测速原理,以及系统总体结构和软件模块构成。（3）依据功能要求和元器件选型进行了机械结构设计,主要包括防水结构、相机固定结构和减振结构等。通过功能分析完成了光源、相机和镜头的选型,考虑设备的发热特点进行了结构的散热分析,并用ADAMS软件对机械结构进行了振动仿真分析,研究了其隔振的最优参数。（4）对相机的开关量输出信号（DO）作为LED光源控制信号进行了可行性分析,设计了集控制与驱动功能于一体的、可输出PWM信号的控制/驱动集成电路板,绘制了控制/驱动集成电路板的电路原理图,具体包括电压转换模块、通讯模块、控制模块和驱动模块四部分,最后给出了相机DO输出信号频率与控制/驱动集成电路板PWM信号之间的对应关系。（5）完成了图像采集及预处理,包括图像降噪和畸变校正。分析并选用了增量式PID控制算法用于LED光源自适应补光,介绍了常见遮挡检测算法的原理和应用特点,然后根据本设计的实际应用场景,设计了适用于本测速系统的相机遮挡判别算法。分析了主流目标检测算法的性能指标,结合本设计检测的实时性要求,选用了改进的YOLO算法检测轨枕,随后完成了各算法模块的程序设计,并进行了功能性的实验验证。（6）完成了相机标定和仿真实验平台的搭建,完成了测速系统软件的设计开发。通过轨道仿真软件,验证了测速的准确性。