列车运行控制系统是铁路运输最重要的环节。随着对铁路运输要求的提高,如何改进列车控制系统,实现列车安全、快速、高效的运行是目前的主要问题。计算机技术、通信技术、微电子技术和控制结束的飞速发展使得无线通信传递车地大容量信息成为可能,基于通信的列车控制系统(CBTC)正在迅速的发展。对基于无线通信的机车信号系统(即无线机车信号)的研究与试验,必将推动CBTC在中国的发展和应用。论文叙述了国内外CBTC的发展现状,分析了无线机车信号的结构和原理,以及无线机车信号在青藏铁路的应用,提出了本文对车载设备和GSM-R系统研究的意义。论文的主要工作如下:本论文设计了新型无线机车信号车载设备的基本结构,重点分析与设计了主机与外围设备的通信接口和通信协议。完成了采用PC104为内核的车载显示终端设计,实现了机车信号和站场信息的显示和语音提示。本论文研究了基于数传电台的无线传输系统,设计了广播和自律轮询相结合的信息传输方式。在使用无线电台作为无线信道基础上,采用GSM-R方式实现无线机车信号车地双向信息传输。研究了端对端和中心对端两种基本结构,设计了GSM-R方式车地间通信协议。本论文通过试验平台,验证了车载设备的功能,对系统的可靠性进行了分析。最后对所做工作进行了总结,指出了进一步的研究方向。