城市轨道信号系统起源于1825年的英国，最早的列车指挥是由一位带绅士礼帽、穿黑大衣和白裤子的铁路员工骑马在前引导运行的，他边跑边以各种手势发出信号指挥列车的前进和停止。为确保安全，人们使用固定的信号设备：即用一块长方形的板子，横向线路是停车信号，顺向线路是行车信号。晚间行车时，以红色灯光表示停车信号，白色灯光表示行车信号。1902年，巴黎地铁采用长方形臂板作为信号显示，装设在地铁沿线各个车站。随着科技的发展，出现了色灯信号机，渐渐代替了臂板信号机，直至发展成现在的列车自动控制系统。

由列车自动控制系统（ATC）和联锁系统两大部分组成，用于确保行车安全、提高运输效率、改善工作环境、促进管理的现代化。信号系统的主要基础设备包括：信号机、道岔、轨道电路、计轴、应答器等。如图所示。

城市轨道信号系统构成

指挥列车按照信号的显示在轨道线路上安全运行的关键设备，主要由以下3部分组成：

实时检测列车位置、防护列车超速运行、控制列车间的安全间隔、控制车门、临时速度限制、记录司机操作等。ATP子系统是ATC系统中最重要的部分，可以有效防止因操作人员人为操作失误导致的列车运行事故发生。ATP子系统由车载ATP设备和轨旁ATP设备组成。通过存储在计算机内的必要线路固定工程数据，如区间的线路布置、坡度、区段长度、限速等，根据当前的线路运行状况，按照一定的算法计算列车的最大允许曲线。

实现列车自动驾驶，列车自动折返和车门自动开关。ATO子系统可以控制列车处于最佳运行状态、提升乘客的舒适度、减轻操作人员的劳动强度、提高列车正点率并减少电能消耗。在选择自动驾驶方式时，ATO系统代替司机操纵，从ATP系统获得基础信息，并在其超速防护下，控制列车高质量地运行。

可实现列车运行的监督和控制，设备运行状态自动监视，时刻表自动生成、显示、修改和优化，运行数据统计及报表自动生成，调度员操作记录，运输计划管理，车辆修程及乘务员管理，系统故障处理，乘客向导信息提示及显示等。由控制中心的ATS设备、联锁集中站ATS设备和车载ATS设备组成。

控制车站（包括车辆段）的道岔、进路和信号机，并实现它们之间联锁关系的设备。有继电联锁和计算机联锁两种方式，早期联锁设备采用继电联锁（又称6502电气集中联锁），现在均采用计算机联锁，即利用计算机实现车站基础信号设备的联锁关系。

用于指挥列车运行的信号设备。为保证列车行驶的安全，提高运输的效率，线路上设有多种信号机来指挥列车或调车作业。

列车从一个股道转向另一个股道的转辙设备，由转辙器、连接部分、辙叉及护轨3个单元组成。

利用钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路。将列车运行同信号联系起来，能自动、连续检测线路的占用情况，保证行车安全。

计算车辆进出区段的轮轴数，分析计算区段是否有占用的一种轨旁技术设备。与轨道电路一样，用来检查区间内是否有列车或车辆。

又称信标，是一种可以发送数据报文的高速数据传输设备，实现地对车的数据传输。分为有源应答器和无源答应器两种。

城市轨道信号系统发展大致经历了3个阶段：

列车定位是以固定的轨道电路区段为单位，采用模拟轨道电路方式由地面向车载设备传送10～20种信息，列车采用阶梯式速度控制，称之为固定闭塞。

数字轨道电路采用数字编码方式，地面向车载设备传送十位数字编码信息，列车可实现一次模式曲线式安全防护，缩短了列车运行间隔，提高了舒适度，称之为准移动闭塞。

采用移动定位方式，通过安全数据传输，将前行列车的位置信息安全地传递给后续列车，可实现一次模式曲线式安全防护，并且其防护点能够随前车的移动而实时更新，有利于进一步缩小行车间隔，提高运输效率，称之为移动闭塞。

基于无线通信的ATC系统又称基于通信的列车运行控制系统（CBTC），是信号系统发展的主要方向。CBTC代表着目前世界上列车运行控制最先进的技术，其不依赖于轨道电路的高分辨率列车定位和连续、大容量车-地双向数据通信，已成为城市轨道交通信号系统选型的主流制式。