摘要：本报告系统梳理了中国铁路信号系统自20世纪初至今的完整技术演进历程。报告严格依据官方史料、技术标准与最新行业白皮书•，对关键时间节点、技术特征及重大事件进行了考证与校准，旨在呈现一条清晰▼、真实的发展脉络。报告涵盖了从机械信号到智能高铁列控系统的六个历史阶段，分析了核心企业的产业作用，并对技术前沿趋势进行了展望。

　　铁路信号系统是保障列车运行安全、提升运输效率的核心神经中枢。中国铁路信号的发展，是一部从全盘引进◆、消化吸收到自主创新、引领标准的跨越式奋斗史。其技术演进可明确划分为六个阶段■○◁，实现了从人工到自动◇◆、从地面固定到车载移动△▲、从独立设备到系统集成，最终迈向智能化与网联化的深刻变革…。本报告旨在基于可核实的权威资料▲，还原这一技术进程的全貌。

　　1903年：中东铁路（满洲里-绥芬河段）引入英国制臂板信号机，通过人工扳动臂板显示★“红、黄▲◇□、绿”三种信号。这被公认为中国铁路信号技术的起点，标志着铁路行车指挥从纯粹的口头或旗语命令★，进入了固定化、符号化的视觉信号时代（来源：《中国铁路志·电务卷》◆★=，1997）。

　　1907年：京奉铁路在部分区间试验“水银轨道接触器”。该装置试图利用列车车轮压合水银接点来检测列车占用，属于早期的自动化探索▪◇▲。但由于水银特性受温度影响大、可靠性低○，未能推广○，于1920年代后被更稳定的直流轨道电路取代。学界普遍视其为一项过渡性实验技术（来源•○◇：铁道部电务局★，《中国铁路信号技术发展简史》，1982）▷○。

　　技术范式▪•：车站内信号与道岔实现简单的机械联动（联锁），但区间列车运行仍采用人工闭塞（如路签、路牌）。

　　臂板信号机在津浦、京汉等主要干线年○●▷：哈尔滨站建成中国首个机械集中联锁装置，由 McKinnon 公司提供。它将站内多个道岔和信号的操控集中在一处，通过机械连杆实现联锁关系，显著提升了车站作业安全与效率。

　　技术范式◁▼：轨道电路◆△□、继电电气集中联锁等核心电气设备引入并开始国产化尝试。

　　1925年☆□：秦皇岛站、南大寺站安装直流闭路式轨道电路（英、荷公司提供），实现了对列车占用的自动•○、连续检测。

　　1952年■…：衡阳站建成中国首套国产继电式电气集中联锁（上海华通▷▪、新安电机厂仿制GE设备）○○◁，标志着中国开始具备信号核心设备的制造能力▽。

　　1959年：沈山线（锦州-高台山）试验成功TY-58型直流脉冲轨道电路▼△●，并以此为基础实现了“无架空线年通过铁道部鉴定。这是中国在自动闭塞技术领域一项重要的自主创新（来源▪：《铁道通信信号》1961年第2期）。

　　技术范式☆：以继电器为核心，形成覆盖全国的•、自成体系的信号技术标准和安全防护系统。

　　1958年▼○：64D型（单线F型（双线）继电半自动闭塞系统定型•■，随后在全国普速铁路大规模推广▽☆，成为中国铁路闭塞制式的绝对主力。

　　数据支撑：至1988年底，全国铁路营业里程中，半自动闭塞占80●=….8%▼，自动闭塞占16▽▼◆.4%，两者合计使97.2% 的线路实现了不同等级的闭塞自动化▼▲，构成了坚实的安全基础网（来源：《中国铁路志·电务卷》，1997）。

　　1960年…•-：宝成铁路宝鸡-凤州段电气化改造，为解决25kV交流牵引电流对信号的干扰，创新采用了单轨条直流轨道电路=，为后续电气化铁路信号抗干扰技术积累了宝贵经验。

　　阶段特征：建立了完整、可靠的国产继电信号体系，满足了普速铁路网络大发展的需求◁▽●。

　　技术范式○…▼：基于微电子▽■、数字通信和网络技术，发展出适应高速行车的列车运行控制系统（CTCS）。

　　ZPW-2000A研发历程：1987-1998年○★，中国引进法国UM71无绝缘轨道电路进行消化吸收；1999-2002年◆▷，为了解决UM71存在的造价高●、调谐区存在死区段（无法检查断轨）以及不适应中国国情（如低道碴电阻道床）等问题■，中国通号下属通号设计院赵自信主持研发，自主研制出性能更优的ZPW-2000A无绝缘轨道电路，于2002年通过技术评审◇●▷，成为此后中国高铁核心的地面设备（来源△-■：《铁道通信信号》2003年第5期）。

　　2003年：秦沈客运专线开通，首次应用CTCS-2级列控系统（基于ZPW-2000A轨道电路+点式应答器），支持最高时速210公里，标志着中国进入列控时代。

　　2009年：武广高铁开通，全球首次商业运营CTCS-3级列控系统（基于GSM-R无线分钟追踪间隔的高密度运行。

　　2019年：京张高铁开通，在全球首次实现C3+ATO（高铁自动驾驶） 的商业运营，列车到站停车精度达到±5厘米（来源：国铁集团新闻发布会••，2019）。

　　阶段特征◆▼●：通过▲▷•“引进-消化-吸收-再创新”，实现了高铁列控技术从追赶到领先的飞跃。

　　技术范式：融合卫星导航、人工智能、新一代通信技术，向场景化○◆-、智能化和全自主方向发展。

　　2022年：和若铁路开通，应用CTCS-N列控系统◆。该系统并非CTCS-4级，而是面向西部低密度铁路的轻量化、低成本方案。其核心特点是取消传统轨道电路，依赖“北斗卫星定位+电子地图+速度传感器”进行列车自主定位，将追踪间隔从公里级压缩至百米级（来源：国铁集团《列控系统技术白皮书（2023）》）▪。

　　2023年：国铁集团正式启动5G-R（铁路5G专用移动通信系统） 标准化工作，目标是未来支撑450km/h及以上时速、端到端时延低于100毫秒、可靠性高达99.999%的超高可靠通信（来源：《5G-R技术白皮书》，国铁集团，2023）。

　　北斗深化应用•▪○：2020年启动的●◇“北斗铁路应用示范工程”持续深化○◆□，已在和若铁路、川藏铁路等项目中实现厘米级停车控制等高级应用（注：此为融合多传感器的相对停车控制，非单北斗绝对定位）（来源：国家铁路局，《北斗铁路应用技术指南》▽☆■，2022）。

　　中国铁路信号技术的辉煌成就，根植于一个由国家战略驱动□=、角色清晰▼•▪、协同高效的▽•△“政-产-学-研-用▪-•”一体化生态体系。该体系超越了单一企业或技术的范畴△-，形成了一个从顶层设计到终端运维◁、从基础研究到工程实践的完整闭环-▪▷，是“集中力量办大事…”制度优势在重大技术工程领域的典范。

　　生态系统协同机理▲：该体系的运作遵循“需求牵引、科研先行、设计转化、产业支撑、工程实现-、运营优化”的螺旋式上升路径。以CTCS-3级系统的成功为例=，其流程清晰体现了这一协同：国铁集团提出高速高密度运营需求 → 铁科院攻克无线控车核心算法并形成标准草案 → 设计院完成首条线路（武广高铁）的系统工程设计 → 中国通号研制全套装备并集成 → 工程局完成现场施工与联调联试 → 铁路局投入运营并反馈问题◆，推动系统从1.0版本持续升级至更稳定可靠的后续版本。这种高效协同，是中国铁路信号技术实现快速追赶和跨越的根本保障。

　　立足国家《交通强国建设纲要》，以《“十四五”铁路科技创新规划》为近期行动指南，并前瞻《•…“十五五△…-”铁路科技创新规划》方向◇◁-，中国铁路信号技术正朝着 “自主化、智能化、融合化” 的深水区迈进★◆。未来十年的发展蓝图将聚焦以下几个战略方向△••，并伴随严峻挑战▽◆。

　　• 未来展望（至2030年）△▷：预计“十五五”期间，CTCS-4级将完成核心关键技术攻关★，并可能在成渝中线、京沪二通道等前瞻性规划线路中，选取特定段落开展工程化试验验证=◆…。其目标不仅是取消轨道电路和应答器○△，更是构建一个基于“动态虚拟编组”、“资源自主管理-▪▽”的新一代运行控制范式□□★，实现运力资源的柔性配置▽。

　　• 未来展望（至2030年）•：预计●“十五五■”期间，CTCS-4级将完成核心关键技术攻关◁，并可能在成渝中线、京沪二通道等前瞻性规划线路中□■，选取特定段落开展工程化试验验证。其目标不仅是取消轨道电路和应答器，更是构建一个基于●“动态虚拟编组”▪、“资源自主管理■”的新一代运行控制范式▽…●，实现运力资源的柔性配置。

　　• 核心挑战：除技术层面的超高可靠性车车直接通信、分布式协同决策算法外，更严峻的挑战在于安全认证体系的重构。如何为没有中央集中调度强干预的分布式自主系统建立被国际认可的安全评估标准（SIL/RAM），是必须攻克的管理科学难题。

　　• 未来展望：“十五五”期间▲▽◁，5G-R网络将进入规模化建设和应用阶段▲，逐步替代GSM-R△•▽，成为高铁干线的主流通信系统□。其发展将经历■-“增强宽带→超可靠低时延→通感算一体”的路径。未来，6G-R将探索面向全域覆盖、智能超表面◁▪▷、人工智能内生等更前沿的技术，支撑“空天地车”一体化的全息感知与控制。

　　• 未来展望：□“十五五…▪”期间=▽◆，5G-R网络将进入规模化建设和应用阶段，逐步替代GSM-R，成为高铁干线的主流通信系统。其发展将经历“增强宽带→超可靠低时延→通感算一体▲☆”的路径•=◇。未来●•●，6G-R将探索面向全域覆盖△△■、智能超表面、人工智能内生等更前沿的技术▽☆-，支撑••☆“空天地车”一体化的全息感知与控制。

　　• 核心挑战：高铁场景下（时速350+公里）的无线信道快速切换-◁、超大区间覆盖■、与公网频谱共享干扰等技术问题；以及巨量基站部署带来的高昂建设与全生命周期成本压力。

　　• 未来展望：信号系统将深度融入“智能铁路大脑”。人工智能将从辅助决策（如智能调度）向深度参与安全控制演进◇-，例如：基于机器学习的信号设备预测性维护、自动驾驶算法自适应优化、网络攻击实时智能防御。数字孪生技术将构建信号系统的全生命周期数字镜像…•，用于设计验证、运营推演和故障反演。

　　• 核心挑战：人工智能算法的 △○◁“可解释性”与“安全性◆●■” 矛盾□▷▷。在安全苛求的列控领域，无法解释其决策逻辑的“黑箱”AI模型难以被信任和认证。如何开发符合■•“故障-安全”原则的AI，是跨领域的世界级难题。

　　• 综合立体交通融合：信号技术能力正溢出至低空交通管理、智慧港口、智慧公路等“大交通”领域▽★-，形成“智能控制+=•”的产业新生态。

　　2. 极端环境可靠性：在川藏铁路等超级工程中，面临极端地质■■、气候条件，对定位○◇◆、通信、供电等基础支撑技术的极限可靠性提出前所未有的要求。

　　3. 安全边界重塑：随着系统开放□△▲、智能▲■□、软件定义化•■◇，网络安全、数据安全●、AI安全的威胁与铁路行车安全深度绑定，安全防御的维度、复杂性和成本急剧上升。

　　纵观百年-☆，中国铁路信号系统走过了一条从•“技术器物”引进，到“产业体系”构建，再到▲“创新生态”引领的非凡道路□▷▼。其成功的核心密码在于：一个在国家战略统筹下▷，用户、科研◇、设计、产业、工程各环节深度绑定、正向循环的强大创新共同体。

　　展望未来，以 《“十四五▲”及“十五五•☆”铁路科技创新规划》 为蓝图，中国铁路信号技术正步入“无人区”。前方的征程，不再是追赶与复制□○-，而是真正的原始创新与范式定义。能否成功，取决于整个生态体系能否在坚守“安全=▼”这一永恒底线的同时，展现出足够的 “战略定力”以支持长远基础研究-★▪，“开放胸襟▼▼▽”以吸纳全球ICT创新成果=…◇，■“制度弹性◇-”以包容颠覆性技术的试错与迭代。

　　6☆▲★. 中国国家铁路集团有限公司■☆. (2023). 《列控系统技术白皮书（2023）》…◁.

　　10. 中国轨道交通协会. (2024). 行业年度报告及相关统计数据.

　　12. 中国国家铁路集团有限公司. 《中国铁路技术管理规程》. 各历史版本▲▽.

　　14. 相关铁路设计院、工程局. 重大铁路项目（如京张高铁、川藏铁路）设计总结与工程纪实文献.

　　报告说明：本报告所有时间、数据及技术描述均基于截至2025年7月的公开权威资料进行编撰○，并对既往流传中的不实信息进行了标注与修正。技术发展日新月异，部分前瞻性内容可能随技术进步而调整。