列车运行控制系统是保证列车行车安全和提高行车效率最有效的信号设备。世界发达国家在高速铁路上都特别重视开发、研究和应用新系统，以满足列车运行安全和提高效益的需要。在普通速度线上，司机是根据地面信号显示控制列车运行的；而在高速线上，由于速度高，司机在很短时间内要辨认地面信号是非常困难的，司机就不能按地面信号控制列车，而必须将地面发送的信息直接与机车制动系统相联系，要做到这一点，就必须强化列车速度控制系统。下面分别对机车信号、列车速度控制系统、地面信息发送设备的发展趋势进行探讨。
机车信号
机车信号是接收地面信息、复示或预告地面信号、给速度控制系统提供速度等级的一项重要设备。在高速铁路线上，机车信号提供的速度信息是直接指挥列车运行的命令，因此，必须具有高可靠、高安全的性质，不受环境因素影响，具有很高的抗干扰能力，确保接收信息在整个列车运行中的正确率达到100％。
随着现代科学技术的高度发展，应把数字信号处理技术应用在机车信号设备中，使其能接收多种信息，以全数字化系统代替传统的模拟电路，以大规模、超大规模集成电路代替分立元件，使设备更加稳定、可靠，且体积小；在硬、软件设计上，应考虑故障弱化和故障——安全技术，应尽量避免在设备发生故障时由最高速度等级发出停车指令，使列车造成不必要的紧急制动，危及行车安全；在双机冗余系统中，因设备故障转换到副机工作时，其输出的速度等级中断时间不应影响速度控制系统的工作。研制新制式机车信号设备时，要考虑兼容既有线的信号设备，达到通用。
铁路信号设备在铁路运输中占有非常重要的地位，它的发展水平是铁路现代化的重要标志之一。铁路信号设备是铁路运输的基础设施、安全设备。它具有保证铁路运输的行车安全、提高运输效率等重要作用。
传统的信号系统由信号、集中（联锁）、闭塞构成。信联闭是铁路行车作业的基本业务。早期主要靠人来实现。现代的铁路信号系统广泛使用CTC、自动闭塞、车站联锁、列控系统，迅速实现了由地面固定信号控制到列车车载设备控制的转变，由开环控制到闭环控制的转变、由信联闭到速度综合控制的转变、由分散孤立控制到区段集中控制的转变、由广播式简单通信到多功能移动通信的转变。
我国的联锁设备由机械联锁发展到电机联锁再到电气联锁，电气联锁包括电锁器联锁和继电联锁，最后发展到计算机联锁。继电联锁是通过继电电路集中实现联锁关系，缺点是功能不够完善，人机对话贫乏，大站造价高，占地面积大，维修量大。计算机联锁用计算机实现车站的联锁关系，用继电电路作为接口设备，模块化的软硬件结构便于站场变更。计算机联锁系统采用具有高可靠性的工业控制微机，运用网络通信技术构成多级分布式控制系统。计算机联锁的冗余结构有双机热备、二取二、三取二、二乘二取二。我国的计算机联锁系统向着全电子化方向、站区一体化和区域化、信息化、智能化和综合自动化的方向发展，我国的联锁机由通用工业控制计算机向专用联锁控制计算机发展。
我国的区间闭塞经历了由电话闭塞到路签闭塞、到半自动闭塞再到自动闭塞的过程。自动闭塞又分为固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞。电路闭塞是两车站间用电话联系，列车凭路票行车的闭塞方法。路签闭塞是两站间以路签作为占用区间凭证的闭塞方法。64D半自动闭塞需人工办理闭塞手续，列车凭出站信号机的显示发车，列车出发后，出站信号机能自动关闭，运行效率高于人工闭塞。自动站间闭塞利用计轴设备完成区间空闲检查，发车站办理发车进路，闭塞自动生成，列车以站间区间以间隔运行，列车到达接车站闭塞自动解除。自动闭塞通过列车运行及闭塞分区情况，通过信号机自动变换显示，列车凭信号显示行车。闭塞技术向着准移动闭塞和移动闭塞方向发展。准移动闭塞采用报文式轨道电路辅之环线或应答器来判断闭塞分区占用和传输信息。准移动闭塞的追踪目标点是固定的，制动点不固定，空间间隔长度不固定，列车间隔是后续列车在当前速度下所需的制动距离加上安全余量，一个闭塞分区只能被一列车占用，采用准移动闭塞的信号系统最小行车间隔120~150s。闭塞技术向着移动闭塞发展。移动闭塞的区间不是固定的划分成若干个闭塞分区，而是利用先
进的卫星技术、通信技术和自动闭塞技术，使前后列车保持一定的间隔，移动闭塞最小行车间隔约为90s，车辆间的最小保护距离为20m。
我国的行车指挥系统由人工调度指挥发展到调度监督或调度集中到TDCS系统到分散自律调度集中。DSS增加了管理功能并强化运行图功能到TDCS，DSS增加排路功能到传统
CTC，TDCS增加分散自律功能和排路功能到CTC，传统CTC
增加分散自律功能到CTC。分散自律将列车运行调整计划下
传到各个车站自律机自主自动执行，解决了列车作业和调车作业的冲突，实现列车、调车作业统一控制。我国的新建铁路线路尤其是列车运行速度超过160km/h的线路区段，应积极采用CTC。新建的非繁忙干线和局部连接线路，可采用区域集中联锁与TDCS结合的方式。在未来CTC系统的车站设备与联锁等设备要更优化的配置，CTC系统要有可靠的通信传输通道的保障，特别是在客专和繁忙干线。
我国的列车控制系统由点式机车信号自动停车装置发展到连续式机车信号自动停车装置到通用式机车信号自动停车装置到通用式机车信号运行监控记录器到主体机车信号运行监控记录器再到CTCS。随着列车速度的不断提高，靠地面信号行车不能保证行车安全，必须靠车载信号指导司机操作并对列车速度监督并在超度时实施制动控制。ATP已成为行车安全不可缺少的重要技术装备。CTCS是铁路信号系统中的主要技术装备，防止列车超过线路规定的允许速度运行，防止列车冒进关闭的信号机。新的CTCS系统基于CTCS-4基础上利用沿线的线路优势发展通信的可靠性，采用双向连续的车地无线通信，全程采用移动闭塞集自动闭塞车载、计算机联锁控制、列车运行超速防护控制于一体，以车载信号作为列车运行的主信号，能够监测列车运行。新的CTCS系统采用卫星定位、应答器对当前列车位置测量、确认，提供不间断的速度控制，提高了列车定位精度。
我国的铁路信号由车站联锁为中心向以列控为中心转变，闭塞方式从固定闭塞向准移动、移动闭塞转变，列车运行控制从司机为主向车载设备优先控制转变，行车调度从三级管理向调度员直接指挥列车转变。
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