城市轨道交通信号系统是实现行车指挥、列车运行监控和管理所需技术措施及配套装备的集合体，其作用是指挥行车，保证列车安全运行。城市轨道交通具有密度高、间隔短、站距短和速度高等特点，因而对交通保障系统有着安全要求高、通过能力大、抗干扰能力强、可靠性高、自动化程度高等要要求。
城市轨道交通信号系统通常由列车运行自动控制系统（ATC）和车辆段信号控制系统两大部分组成，用于列车进路控制、列车间隔控制、调度指挥、信息管理、设备工况监测及维护管理等，是一个高效的综合自动化系统，如下图所示。
ATC系统是以技术手段对列车运行方向、运行间隔和运行速度进行控制，保证列车能够安全运行、提高运行效率的系统，包括：列车自动防护（ATP）子系统、列车自动监控（ATS）子系统、列车自动运行（ATO）子系统。
的功能是对列车运行进行超速防护，对与安全有关的设备实行监控，实现列车位置检测，保证列车间的安全间隔，保证列车在安全速度下运行，完成信号显示、故障报警、降级提示、列车参数和线路参数的输入，与ATS、ATO及车辆系统接口进行信息交换。ATP子系统的核心功能包括：联锁、闭塞、超速防护。
联锁。联锁是指为了保证行车和调车作业的安全，在信号机、道岔和进路之间通过技术手段建立的相互制约关系。
闭塞。闭塞是指列车进入区间（或闭塞分区）后，使之与外界隔离起来，区间两端车站都不再向这一区间（或闭塞分区）发车，以防止列车追尾。
超速防护。超速防护是指确保列车运行速度不超过规定的目标速度的措施。车载超速防护控制器，接收从地面传来的目标速度信息，并从轮轴测速传感器测得列车运行速度。
ATS子系统的功能是实现对列车运行的监督和控制，辅助调度人员对全线列车进行管理。ATS子系统的核心功能包括：旅客向导、列车进路及间隔控制、运行信息处理、运行图管理、电力车辆调度。
旅客向导。旅客向导系统与ATS系统的列车实时信息接口相连接，实时动态地向乘客提供各种乘车服务信息。
列车进路及间隔控制。列车进路及间隔控制系统根据ATS系统的列车实时信息，实现列车的进路及间隔控制。
运行信息处理。运行信息处理系统对ATS系统的列车实时信息进行相应的处理，判断车辆设备的运行状态，当发现数据异常时给出警示，以维持地铁车辆运行在安全的工作状态。
运行图管理。运行图管理指根据ATS系统的列车实时信息，判断列车是否按运行图运行，一旦发现异常，向相关部门和车站发出“指令”进行调整。
电力车辆调度。电力车辆调度系统根据列车计划运行图，ATS系统依托地面设备和列车车载设备相互配合，使列车按照计划时刻表运行，从而实现对列车的调度。
ATO子系统的功能是实现“地对车控制”，即用地面信息实现对列车驱动、制动的控制，包括：定位停车、列车速度调整、列车折返等。
定位停车。定位停车指ATO系统根据列车的定位和目标停车点，计算速度曲线，以保证列车停下来时刚好在目标停车点。
列车速度调整。列车速度调整指ATO车载控制器通过比较实际列车运行速度及ATP给出的最大允许速度及目标速度，并根据线路情况不断调整列车运行速度。
列车折返。列车折返指ATO实现在终点站下客完成后，司机按压折返按钮，随后车载系统自动控制列车驶入无人折返区，然后在折返区完成列车换端，再自动驶出折返区，到站台停车，等待司机上车。
车辆段信号控制系统包括：联锁、进路控制、维修管理、车辆调度几个部分。
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