计算机技术、通信技术、微电子技术和控制技术的飞速发展使得利用无线通信传递车、地大容量双向信息成为可能.随着铁路运输向高速化、信息化和网络化发展,基于通信的列车控制系统(CBTC)成为列控系统发展的方向.而基于无线通信的机车信号系统则是基于通信的列车控制系统中最重要的组成部分.论文综述了国内外CBTC的发展和研究状况,为适应中国CBTC发展的需要,进行了基于无线通信的机车信号系统的研究.论文分析和比较了基于轨道电路的机车信号系统和基于无线通信的机车信号系统的特点,指出无线机车信号系统的特点是:更易于实现机车信号主体化、列车在车站和区间控制的一体化以及通信信号一体化,分析了基于无线通信的机车信号系统的关键技术以及无线机车信号系统与无线列车控制系统中其他相关系统的关系.论文提出了一个基于GSM-R通信系统的无线机车信号系统方案,分析了系统的结构、系统的通信平台以及列车控制的方案,深入研究了电子路签闭塞的原理,提出了基于电子路签的列车控制方案,并进行了计算机仿真.此外,还分析和总结了系统的可靠性和故障—安全性措施.根据所提出的列车控制方案,结合车站控制中心与车载系统的无线通信过程,研究了车站控制中心控制主机和车站GSM-R无线通信接口的功能,并对车站控制主机和无线通信接口进行了软件设计.最后,论文对所做的研究工作进行了总结,指出了进一步研究的方向.