有轨电车是城市现代化背景下的新型可持续发展绿色交通工具,相关项目的建设和运营对改善城市交通结构、缓解城市交通拥挤及促进城际间互通互联将产生显著的作用,带来明显的社会经济效益。随着国内外有轨电车的快速发展,对有轨电车信号系统的需求量越来越大。有轨电车信号系统在整个有轨电车安全运营中起核心作用,其主要技术目标是保证有轨电车安全高效运行,实现对有轨电车的运行控制与安全防护。道岔控制系统作为有轨电车信号系统轨旁的一个重要执行系统,在行车安全及运行效率方面至关重要,能够提高有轨电车运营的自动化控制。目前,国内针对道岔控制系统的研究主要集中在三相交流转辙机、直流四/六线制转辙机控制系统上,而关于单相交流转辙机控制模块的研究还比较少。在有轨电车道岔控制子系统中选择使用单相交流转辙机作为动力,电机发生故障的几率较低,从而维修工作量小,动作道岔转换更可靠,更符合实际应用的需求。因此,提出对有轨电车信号系统单相交流转辙机控制模块进行研究设计可以补充现场实际应用的各种需求,使其实现国产化。所以,研究与设计有轨电车单相交流道岔控制模块有着重要意义。本文正是基于这种背景研究了国内外有轨电车信号系统的研究现状,分析了有轨电车的运营特点,并借鉴铁路运输和信号系统的关键技术,以四线制单相交流转辙机为研究对象,设计开发了一套适合我国城市轨道交通发展的有轨电车道岔控制模块。首先,介绍了本次设计所涉及的有轨电车信号系统整体框架、轨旁控制器的结构及功能;详细介绍了四线制道岔控制电路工作原理,为后续设计做好理论铺垫;接下来在充分分析模块功能、性能和接口三方面需求的基础上,对模块做了总体方案设计。其次,设计了模块硬件电路及接口,并分别对转辙机驱动表示电路、微控制器电路、电流反馈检测电路以及CAN通信电路等进行了设计描述;之后通过分析模块软件需求,设计了模块通信协议及其软件流程。最后,计算分析了元器件基础失效率,通过马尔可夫可靠模型和故障树分析法对控制模块的可靠性和安全性进行详细分析及验证,分析数据表明控制模块符合有轨电车信号设备安全标准的要求。论文的研究成果对进一步发展有轨电车信号系统轨旁执行单元提供了科学基础数据和理论依据,其研究方法也可以应用于其余轨旁执行单元模块。