高速铁路快速发展的同时,铁路信号事故时有发生,其主要原因之一就是信号系统不能实现“故障-安全”。因此,准确识别信号系统的故障,并对其故障诊断及定位进行深入研究具有重要的理论和应用价值。目前高铁信号系统的故障诊断主要采用设备级或器件级诊断,这种设备自身或局部性的诊断没有充分发挥信号系统的整体优势。而系统级故障诊断方法从系统层面出发,通过节点间互测及对测试结果的综合分析进行故障定位,具有较高的诊断可靠性。另外,节点间通过共享故障信息,可以及时对故障做出响应。因此,本文提出了基于系统级故障诊断理论的高铁信号系统的系统级故障诊断方法,充分利用信号系统高度的信息交互及可靠的数据通信网络,进行故障定位与诊断。从系统诊断模型、节点互测及测试任务的制定、诊断算法设计和评估等方面对该问题进行了研究。本文的主要工作包括：(1)利用系统级故障诊断的图论思想,通过对高铁信号系统中各子系统及设备之间交互的信息形式和信息流方向进行分析,提取信号系统的节点,并建立高铁信号系统的测试图。(2)结合信号系统中子系统及设备自身产生及彼此交互的信息类型,提出了信号系统的节点互测机制。根据行车许可场景下信号系统中节点交互的信息,确定该场景下各子系统及设备之间的测试关系,并制定各个节点的测试任务,得出系统的测试结果矩阵。(3)设计了基于PMC模型的高铁信号系统的系统级故障诊断算法,通过一次诊断和二次诊断,实现系统级的故障定位。最后对算法的正确性进行了验证。