列车超速防护(ATP)系统是列车运行控制系统的核心子系统,承担着保障列车可靠、安全运行的重要责任。ATP车载主机作为ATP系统的重要组成部分,主要实现速度-距离控制模式曲线生成、防止列车超速行驶的功能。传统的ATP车载主机测试过程中,需要利用多种测试仪器为主机提供特定指标下的激励信号或测量主机输出的信号指标,以完成功能及性能测试。这就导致了ATP车载主机测试成本高、效率低以及应用现场测试难的问题。在深入分析传统测试方法的弊端及下一代自动测试系统架构的基础上,本论文研究、提出并实现了一种基于合成仪器的ATP车载主机测试仪的设计思路。在不受PC控制的情况下,根据测试需求灵活的配置多通道下的各功能组成单元以实现不同的测试功能。替换示波器、信号发生器等常用的测试仪器,进而降低测试成本、提高测试效率,为设备出厂测试及应用现场测试提供便捷。论文的主要工作如下：(1)介绍并分析了下一代自动测试系统的理论及架构,并进一步分析得到下一代自动测试系统中关键技术-合成仪器技术在ATP车载主机测试中的适用性结论。(2)对ATP车载主机各功能板卡的测试需求进行详细分析,并结合合成仪器技术对传统测试仪器进行功能模块划分及分析,提出ATP车载主机测试仪的系统总体需求；(3)结合合成仪器技术完成系统需求分析及总体设计、硬件需求分析及设计、软件需求分析及设计。(4)完成对测试仪的系统功能验证,重点验证测试仪的可配置性,并对验证结论进行分析。(5)完成测试仪与远程监测软件、ATP主机板卡的联调调试,对系统整体性能进行评定,并对验证、调试结论进行分析,提出优化措施。系统调试、试用结果表明,ATP车载主机测试仪可适应并覆盖ATP主机板级测试的功能测试需求。