在不断提升的智能化技术水平的推动下,列车自动驾驶（Automatic Train Operation,ATO）已经开始在高速铁路的实际运行中得到应用。作为现行列车运行控制系统研究的重要环节,测试是保证系统可靠有效运行的重要手段。对于增加了ATO系统的高速铁路运行控制系统,鉴于系统的耦合程度与复杂度的显著提高,对系统进行周密的测试就显得尤为必要。但是,高速铁路ATO系统行驶环境具备无限丰富,高度复杂,难以预测,不可穷尽的特征,需要有针对性的方法实现测试系统的构建。运行设计域（Operational Design Domain,ODD）是用来描述和界定系统正常运行时所需输入条件的概念,代表了系统运行的需求,是系统开发中分析系统的有效工具,有必要引入运行设计域以实现对ATO系统运行环境的分析。本文通过建立高速铁路ATO系统的运行设计域,结合时间自动机（Timed Automata,TA）理论与变异测试相关技术,给出了高速铁路ATO系统运行场景分析与测试案例生成方法,完成了高速铁路ATO系统运行描述的形式化建模及验证,系统需求以及测试案例获取。论文的主要工作如下:（1）从中国高速铁路的运行特征中提取了高速铁路ATO系统的运行设计域,并以本体建模语言为载体构建了高速铁路ATO系统的运行设计域本体模型。设计了基于运行设计域的场景分析方法,依据列车的运行线路模型提炼的运行场景,获取了场景内的系统需求。（2）设计了基于运行设计域的场景形式化建模方法,以车门与站台门联动控制场景为例,采用高速铁路ATO系统的运行设计域本体模型,分析场景的运行设计域要素,并将获取的运行设计域要素和TA要素进行转换,构建起车门与站台门联动控制场景的TA模型,从功能特征与时序特征验证了模型的正确性。（3）设计了基于运行设计域的测试案例生成方案,结合场景的运行设计域分析了场景内的故障类型,设计了车门与站台门联动控制场景的变异算子,并以此为依据生成了变异体模型,以Mo Mu T::TA工具为基础,通过测试案例生成方法获取了初始测试案例。开发了测试案例的转译工具,提升测试案例的可读性。为车门与站台门联动控制场景生成了12个测试案例,与既有案例集相比,新增了2个测试功能点,在既有案例集的基础上提升了覆盖度,验证了方法的有效性。图60幅,表37个,参考文献71篇。