ZPW-2000型轨道电路被广泛应用于我国既有线及客运专线。在ZPW-2000轨道电路区段,车载接收线圈持续感应钢轨上传输的ZPW-2000移频信号,车载主机利用感应电压采样值解析得载频、低频信息。依据载频、低频信息,车载设备及司机可获知前方区段空闲和占用情况。为保证基于轨道电路的地-车通信方式的可靠性,ZPW-2000移频信号检测方法须同时兼顾准确性、实时检测能力以及抗干扰能力。目前车载设备通常采用周期图法,该方法可同时兼顾准确度、实时性能和抗干扰能力,但在采样持续时间受实时检测要求限制的情况下,周期图法的检测准确度及抗带内干扰能力易受频谱泄漏等问题影响。为进一步提升ZPW-2000移频信号检测性能,依据现有文献,本文尝试探究基于非线性最小二乘准则的检测方法。为清晰描述ZPW-2000移频信号的典型特征,本文首先建立了车载设备接收信号模型,该模型由ZPW-2000信号理想模型、加性干扰模型、乘性干扰模型以及高斯白噪声构成。其次,为简化问题,建立了接收信号近似模型,并依据该近似模型推导得到载频、低频的极大似然估计准则,即非线性最小二乘准则,通过对周期图极大值准则进行推导分析,总结了周期法面临的问题。然后,针对车载设备ZPW-2000信号检测场景,设计了基于非线性最小二乘法的检测算法。针对故障状态下信号频谱求取场景,分析得到接收信号简化模型,进而依据非线性最小二乘准则设计了基于快速RELAX(RELAXation,松弛)法的检测算法。最后,通过时间复杂度分析与仿真对比检验了所设计算法的实时性能,推导了接收信号近似模型及简化模型下载频、低频估计的克拉美罗界,并采用依据车载设备接收信号模型生成的仿真算例仿真测试了所设计算法的准确度及抗干扰能力。由仿真及分析结果可得如下结论:在本文仿真环境下所设计算法均能满足实时检测需求;在低采样持续时间下,本文所设计算法的载频、低频估计准确度显著优于周期图法,进而检测算法正确译码所需的采样持续时间可被进一步缩短;高斯白噪声假设下,本文所设计算法载频、低频估计值的偏差及方差低于周期图法;基于非线性最小二乘法的检测算法具有良好的抗带内牵引谐波干扰能力和抗本制式轨道电路干扰能力,但抗暂态冲击干扰能力仍有待提高;基于快速RELAX法的检测算法的频率分辨能力优于周期图法,但其抗干扰能力尚需改进。