城市轨道交通信号系统的功能与铁路一样，主要包括联锁、闭塞、列车控制和调度指挥四个方面，由 ATC 系统和车辆段联锁设备完成。

一、联锁及其实现

联锁是车站范围内进路、信号、道岔之间互相制约的关系，它们之间必须建立严密的联锁关系，才能确保行车安全。

联锁的基本内容是：

( 1 )进路上各道岔位置必须正确且被锁闭，进路空闲，敌对进路未建立且被锁闭在未建立状态，防护该进路的信号机才能开放。

( 2 )信号机开放后，它们防护的进路上的各道岔不能转换，与该进路敌对的所有进路不能建立。

联锁由联锁设备完成，目前均采用电气的方法实现集中联锁，对信号机和转辙机进行自动控制和远距离控制。联锁设备现主要采用继电逻辑电路或计算机逻辑判断的方法完成，前者称为继电集中联锁，后者称为计算机联锁。建设较早的城市轨道交通，采用 6502 继电集中联锁，近年均采用计算机联锁。

正线上的集中控制站包括本站及其所控制的非集中站的道岔和信号机由设于该站的联锁设备控制，其除了实现联锁关系外，还将其联锁的有关信息传送至 ATP / ATO 系统，并接收 ATS 系统的命令。

车辆段的信号机和道岔由车辆段的联锁设备控制。

二、闭塞及其实现

两站之间的线路称为区间，通常区间分为若干个闭塞分区。列车在区间运行，必须在运行前方闭塞分区空闲的情况下，而且必须杜绝其对向和同向同时有列车运行的可能，即必须从列车的头部和尾部进行防护。这种为确保列车在区间运行安全而采取一定措施的方法称为行车闭塞法，简称闭塞。用以实现闭塞作用的设备称为闭塞设备。在双线单方向运行时，闭塞作用主要是保证列车之间的安全间隔。

在城市轨道交通中，闭塞作用均由列车运行自动完成，故称为自动闭塞，由于采用了 ATC 系统，各个轨道电路区段，即闭塞分区均不设通过信号机，而由车载 ATP 系统予以显示。闭塞作用由 ATP 系统完成，没有铁路那样专门的闭塞设备。

按照闭塞实现的方式，城市轨道交通 ATP 设备的闭塞制式可分为固定闭塞、移动闭塞和介于两者之间的准移动闭塞。

1 ．固定闭塞

固定闭塞将线路划分为固定的区段，前、后列车的位置间距都是用固定的地面设备（如轨道电路等）来检测的。

由于列车定位是以固定区段为单位的，所以固定闭塞的速度控制模式必然是阶梯式的。在这种制式中，需要向被控列车传送的只是速度码。

固定闭塞，通过轨道电路判别闭塞分区占用情况，并传输信息码，需要大量的轨旁设备，维护工作量较大。此外，固定闭塞还存在以下缺点： ① 轨道电路工作稳定性易受环境影响。 ② 轨道电路传输信息量小。 ③ 利用轨道电路难以实现车对地的信息传输。 ④ 闭塞分区长度较长，且一个分区只能被一列车占用，不利于缩短列车运行间隔。

因此，固定闭塞方式无法满足提高系统能力、安全性和互用性的要求。

2 ．准移动闭塞

准移动闭塞可解释为“预先设定列车的安全追踪间隔距离，根据前方目标状态设定列车的可行车距离和运行速度、介于固定闭塞和移动闭塞之间的一种闭塞方式”。通常，准移动闭塞系统国外也纳人固定闭塞式 ATC 系统的范畴，并注明其属于“可走行距离模式”。但由于固定闭塞式 ATC 系统与具有“可走行距离模式”固定闭塞式 ATC 系统无论在系统构成模式、控制方式以及发展前景方面都有很大差异，故称后者为准移动闭塞式。

准移动闭塞（也可称为半固定闭塞）对前行列车的定位仍沿用固定闭塞的方式，而后续列车的定位则采用连续的或称为移动的方式。

由于准移动闭塞同时采用移动和固定两种定位方式，所以它的速度控制模式，必然采用曲线型的分级控制模式，既是连续的，又是分级的。

为了使后续列车能够根据自身实时测定的位置，计算其最大允许速度，必须用报文向其提供前方线路的各种参数以及前行列车处在哪个区段上的信息。所以从信息传输的角度来说，设有地对车单向安全数据通信是准移动闭塞的基本技术特征。

3 ．移动闭塞

移动闭塞可解释为“列车安全追踪间隔距离不预先设定，而随列车的移动不断移动并变化的闭塞方式”。移动闭塞是一种新型的闭塞制式。

移动闭塞的特点是前、后两列车都采用移动式的定位方式。在准移动闭塞中，前行列车本身也具有移动定位的能力，只是因为没有将列车本身定位的结果传给地面，所以也就是说在准移动闭塞的基础上，只要增设车对地的安全数据通信，将前行列车的移动定位信息，安全地经由地面传给后续列车，便能构成移动闭塞。移动闭塞可借助感应环线或无线通信的方式实现。

而基于通信的列车控制（ Communications Based Train Control ，简称 CBTC ）则是实现这种闭塞制式的最佳技术手段。采用这种方法以后，当列车和车站一开始通信，车站就能得知所有列车的位置；而且，车载设备和轨旁设备的安装也相对较容易；另外，这种系统可以大大减小列车运行间隔。因此，移动闭塞的使用可以使线路的运输能力大大提高。

CBTC 克服了固定闭塞的缺点，它实现了车地间双向、大容量的信息传输，在真正意义上实现了列车运行的闭环控制。 CBTC 可以根据列车的实际速度和相对速度来调整闭塞分区的长度，尽可能缩小列车运行间隔，提高行车密度。

根据需要，城市轨道交通也可实现自动站间闭塞行车方式。通过地面设备自动检查站间空闲，人工办理站间闭塞手续。在规定的人工驾驶模式下，列车根据信号指示离站后，若站间闭塞手续不取消，即可自动构成站间闭塞的行车方式为自动站间闭塞，其闭塞范围可为站间区间或包括运行前方车站的站台。

三、列车控制及其实现

列车控制包括列车进路控制和列车速度控制，列车进路控制由联锁设备实现，列车速度控制由 ATC 系统实现。 ATC 系统分为 ATP 和 ATO 两个技术层次。

ATP ，即列车运行超速防护或列车速度监督系统，其主要功能是对列车运行进行超速防护，保证列车间的安全间隔，保证列车在安全速度下运行。 ATP 子系统不断将来自联锁设备和操作层面上的信息、线路信息、前方目标点的距离和允许速度信息等从地面通过轨道电路，或感应环线，或无线等传至车上，由车载设备计算得到当前所允许的速度，或由行车指挥中心计算出目标速度传至车上，由车载设备测得实际运行速度。当列车速度超过 ATP 装置所指示的速度时， ATP 的车上设备就发出制动命令，使列车自动地制动。

ATO ，即列车自动运行，它不仅对列车进行制动的控制，而且对列车进行驱动控制，使列车经常处于最佳运行状态。

此外，检测列车位置、停车点防护、临时限速、自动折返、车门控制、记录司机操作等也由 ATP / ATO 系统实现。

四、行车调度指挥及其实现

行车调度指挥主要包括列车跟踪、列车运行实迹的自动记录、时刻表管理、自动排列进路、列车运行自动调整，这些都由 ATS 系统实现。

ATS 系统在 ATP 和 ATO 系统的支持下，根据运行时刻表完成对列车运行的自动监控，可自动或由人工监督和控制正线（车辆段、试车线除外），及向调度员和外部系统提供信息。

此外还有列车运行和设备状态自动监视、调度员操作与设备状态记录、运行数据统计及报表自动生成、运输计划管理、输出及统计处理、实现沿线设备及列车与控制中心之间的通信、列车车次号自动传递、车辆修程及乘务员管理、系统故障复原处理、列车运行模拟及培训、乘客向导信息显示等，也由 ATS 系统实现。