ATP系统是保证列车运行安全的重要系统,其主要功能包括防止列车超速、冒进和控制列车运行间隔等。随着列车运行速度不断提高,ATP系统发挥的作用越来越重要,其功能需要不断完善。目前ATP系统是一个自律控制系统,仅由车载设备计算速度监控曲线,如果车载设备计算的速度监控曲线出现错误,那么列车的运行安全将受到严重威胁。因此本文研究利用其他设备监督约束车载设备的输出,与车载设备形成互律控制,确保车载设备输出正确的速度监控曲线,进而有效的防止列车发生追尾和冒进事故。本文在分析列控系统中自律控制与他律控制的基础上研究互律控制机理,定义互律控制概念,分析互律控制的应用条件。根据互律控制机理,研究CTCS-3级ATP系统车载设备与地面设备的互律控制方法,实现利用地面设备生成速度监控曲线监督约束车载设备输出的功能,包括互律控制结构设计,互律控制速度监控曲线算法研究、互律控制同步处理及互律控制规则制定。ATP系统地面设备能够管辖其管辖范围的所有列车,可以与所有列车形成互律控制监督模式,实现了在系统层面上而非单个设备上的互律控制。通过互律控制的相互监督模式可以及时发现故障并进行报警提示,防止由于车载设备失效而引发的列车运行安全隐患的发生。同时,结合CTCS-2级列控系统技术现状,提出三种实现CTCS-2级ATP车地互律控制的方案。本文对CTCS-3级ATP车地互律控制系统进行可靠性安全性分析。首先,利用层次分析法将影响互律控制系统可靠性的所有因素的影响权重进行排序,从而有针对性的提出提高系统可靠性的措施；其次利用动态故障树结合层次迭代算法分析互律控制冗余结构的可靠性及安全性,主要分析了新增加的软硬件模块对互律控制冗余结构可靠性安全性的影响程度,为在设计互律控制系统时选择合理的软硬件模块提供参考；最后将互律前后系统的可靠性安全性进行了对比,验证互律后系统的安全性得到了提高,且其可靠性满足铁路系统标准,因此本文设计的ATP车地互律控制系统是合理可行的,能够有效地解决列车追尾冒进问题,保证行车安全。