随着中国铁路跨越式的发展，对内燃机车的性能提出了更高的要求，在“以科技保安全”的大环境下，以高新技术装备改善机车运行环境、改造旧有配置，安装并使用各类型的监控装置已经成为国际上通用的手段之一。机车速度作为机车运行安全的重要指标之一，不仅得到安全部门重视的，同时也是机务部门进行自我监控的目标。由于各型监控装置对速度信号提出了更精确、更及时、更准确的要求，原有基于模拟信号的速度信号传感器已经不能适应新形势的发展，必须以更高级的基于数字信号的光电传感器来代替。 本论文从光电传感器的原理出发，参考国内外的光电速度信号提取的发展历史及现状，阐述了光电速度传感器在机车各型控制装置中的应用，分析了铁路机车对速度信号在可靠性、重要性和安全性上的要求。在此基础上，比较了模拟速度信号和数字速度信号的优缺点，突出介绍了铁路机车对光电速度信号的需求。 在分析比较各型机车控制和监控装置的性能和原理后，磁场削弱能够扩大机车的调速范围，特别可以发挥机车高速时牵引电动机的功率，本论文重点介绍了磁场削弱在应用光电速度信号后的改进措施；基于机车动轮空转已经成为路内各运输单位普遍存在的问题，本论文在参考国内外蠕滑理论发展的基础之上，分析机车出现空转的原因，对蠕滑理论进行了初步的探索，提出了蠕滑控制的依据，并设计了基于DSP的机车蠕滑控制系统，使机车在最佳利用轮轨粘着的同时能预防和抑制空转。 最后介绍了机车蠕滑控制系统的硬件结构和软件框图，介绍了基于VB的上层分析软件设计。同时对光电速度信号在铁路机车上的应用进行了展望。