我国高速铁路已进入了快速发展时期。为了确保高速列车的安全运行,迫切需要装备性能先进、安全、可靠、高效的列车运行控制系统。CTCS3级列控系统是基于无线通信实现列车车载设备与无线闭塞中心(RBC)的双向信息传输的列控系统,其中列车自动防护系统(ATP)是整个列控系统车载设备的核心,它的主要任务是对列车运行控制信息进行综合处理,生成目标—距离模式曲线,监控列车运行速度,实现列车的自动超速防护。本文在剖析CTCS3级列控车载设备结构和功能的基础上,对基于通信的列车防护系统(ATP)关键算法和模型进行了深入研究。本文首先介绍了国内外列车控制系统的发展与现状,阐述了国内车载设备的发展现状。然后,在分析国内、外典型的ATP安全制动模型的基础上,分别对这两种安全制动模型进行了仿真计算,并对仿真结果进行了比较。针对列车出现空转、滑行时会对列车制动距离产生影响,本文讨论了车载ATP对空转、滑行两种列车特殊运行工况的检测方法,并对空转、滑行下测速、测距方法进行了研究,并在此基础上对之前建立的安全制动模型进行了相应的修正。为了验证国内典型安全制动模型的可用性,本文分析了CTCS3级系统车载设备组成结构、功能、接口等需求,对车载ATP以及人机交互界面DMI进行了仿真,实现了包括：最具限制速度曲线合成、不同工作模式下速度防护曲线的计算、超速防护、工作模式切换等车载子系统主要功能。