机车信号系统是中国列车控制系统（CTCS）中重要的通信设备,近几十年我国轨道网络发展迅猛,列车运营里程加长,行车密度增大,历经多次提速,对机车信号设备提出了更高要求。因此急需对机车信号解调算法进行改进并且对硬件进行升级,以适应高速铁路的需求。在调研了轨道电路工程的文献并参考信号处理方面最新的研究进展后,本文提出一套新的机车信号系统实现方案。在算法上,首先提出了基于局部均值分解的解调算法,并且改进了算法的端点效应、纯调频信号判决依据和平滑方法,仿真验证表明此算法在短采样时间内能够获得高精度的解调结果;其次,在抗噪声和干扰方面,提出了基于总体局部均值分解的降噪算法,有效抑制了高斯白噪声,针对牵引电流干扰特点,提出了模拟和数字滤波器以及统计频谱的综合滤波方式,具有实现简单,滤波有效的优点。在硬件上,使用TI公司的DSP芯片TMS320F28386d作为主处理器,设计实现了 DSP功能系统和外围电路,并且采用了二乘二取二冗余结构提升系统的安全性和可靠性。最后,完成了机车信号板卡的设计和制作,完成了与车载安全计算机系统的联合调试。最终结果表明,本文设计的机车信号系统能在不损失精度的条件下能够大大缩短解调时间,并且具有很强的抗高斯白噪声和牵引电流能力,满足了当下轨道系统的需求。