2020年最新出版的《中国城市轨道交通运营发展报告（2019-2020）》中指出,目前我国城市轨道发展十分迅速,其总运营里程已经突破了6700公里。但由于前期规划、发展建设等客观原因,目前我国城市轨道交通运行组织仍然是单线独立运营,线路通过能力受到很大限制。在无法通过提升列车服务频率加快疏散换乘站旅客时,互联互通的网络化运营模式成为减少乘客换乘次数、缓解车站换乘压力的重要手段。综上,实现城市轨道交通线路之间的互联互通是目前铁路信号领域研究的一个主要目标。基于通信的列车运行控制（Communication Based Train Control,CBTC）系统是我国城市轨道交通的主流信号制式。目前CBTC系统主要使用的是RSSP-Ⅱ安全通信协议。现阶段针对铁路通信协议的测试研究较少,国内没有关于地铁信号设备的统一标准,每个厂家对于系统间安全通信的理解与实现方式不同,导致CBTC系统间无法实现互联互通,影响运营效率,因此开展针对安全通信协议的研究以及建立相关的CBTC系统仿真测试平台是十分重要的。论文完成的主要工作如下:本文首先确立了RSSP-Ⅱ铁路安全通信协议为研究对象进行分析,着重分析了协议中针对开放式传输系统结构所设计的安全功能模块,并对安全功能模块中的安全应用中间子层以及消息鉴定安全层进行了功能分析,分析后提取其中的安全层连接建立与释放过程和时间戳初始化过程这两个流程作为后续的主要研究对象。其次,通过分析选择形式化方法作为通信协议研究的工具,采用形式化建模的方法对协议进行分析研究。本文采用一种基于时间自动机理论的建模方法对全层连接建立与释放过程和时间戳初始化过程进行形式化建模分析,通过模型工具UPPAAL对模型进行了模拟与仿真验证,验证了其设计的安全性与时效性。最后,借助实验室的CBTC仿真平台开发设计测试子系统,确立了系统的具体测试流程并根据所建立的形式化模型设计了CBTC系统的测试案例。针对本文主要研究的通信测试工作设计了仿真子系统通信测试模块,完成模块中的通信检测功能以及通信测试功能,并设计了相应的通信故障注入功能,完成相应的通信测试工作。