随着基于通信的列车控制系统(Communication Based Train Operation Control, CBTC)等先进的控制方法及设备的引入,城市轨道交通逐渐发展为一种运行密度大、安全正点的交通手段,其在解决城市交通拥挤方面发挥着特殊的意义和无可替代的作用。列车自动防护系统(Automatic Train Protection, ATP)是城市轨道交通控制系统的核心子系统之一。其主要功能包括：列车间隔防护、超速防护、为驾驶人员提供支持。对保证列车运行安全,提高行车效率有着举足轻重的作用。本文介绍了一种基于CBTC技术的城市轨道交通控制系统的结构,并说明了基于该控制结构的车载ATP系统的原理和组成。根据安全苛求系统开发的一般要求,从系统的功能性需求入手,对车载ATP系统软件进行了需求分析及系统功能细划。论文选用统一建模语言(Unified Modeling Language, UML)及其开发环境Rational Rose,利用形式化的方法建立了ATP车载系统模型。在并在该模型的基础上,对系统中核心功能模块进行细化,以达到完善系统功能的目的。利用形式化的分析与建模,有效地排除原有设计中所存在的矛盾、多义、模块边界模糊等情况,保证车载ATP主机软件的功能性及安全性需求。在完成形式化建模的基础上,论文划分了软件的层次结构,并依据目标平台的特点选取并移植操作系统、编码,最终实现了基于上述结构的ATP主机软件。为了更加直观的验证并演示ATP主机软件的核心功能,作者利用嵌入式平台构建了相应验证系统。论文论述了验证平台的系统组成,各个子系统的软硬件结构,以及子系统间的数据交换等方面。论述了借助该实验平台,进行ATP主机软件功能测试的相关,通过因果图法生成测试用例,并借助故障注入法,实现了该软件的功能性以及安全性测试,列出了试验结果。最终验证了本设计的功能的完备性以及系统的安全性。本论文共计图48幅,表7个,参考文献41篇。