随着铁路在中国的迅速发展,无论是国内高速铁路网还是城市轨道交通在速度和运能上都有了大幅度的提升。但是铁路作为一个与公众生活联系日渐紧密的社会技术系统,就要应对复杂多变的运行环境和交互耦合的内部功能。如果不能处理好系统的这种复杂性就可能造成严重的交通事故,从而给社会和铁路行业带来沉重的影响。传统的事故分析方法很难系统全面地分析事故的致因,而基于系统理论的分析方法能够解决由于系统的复杂性所造成的事故致因的非线性,功能共振分析方法(Functional Resonance Analysis Method,FRAM)就是其中一个代表。对于铁路系统的事故分析,经典的FRAM分析方法在功能识别、变化描述以及共振分析上存在着一些不足。因此本文就这些问题为铁路系统事故的功能共振分析提出一套改进的FRAM分析方法并进行应用,论文主要内容如下:(1)从拉斯穆森的系统分层入手,利用功能在抽象层次模型中的含义构建出铁路系统功能中五个不同的功能层次:核心功能目的、组织抽象功能、人机广义功能、运行实际功能和物理实现形式,并提出借助事故相关Agent与所分析功能层次相对应,在不同层级进行事故相关功能的识别。(2)充分明确系统中不同类型功能产生变化的原因和表现及其对功能耦合的影响,除了在时机和精确度层面的传统语言定义之外,采用半定量化方法对系统功能中的本源变化、耦合影响以及场景效应进行表征,其中场景效应的半定量化描述通过不同程度的场景条件来表示。(3)提出结合图论完成对FRAM模型功能分布的初步分析,并利用失效逻辑建模理论来实现事故中功能变化聚合的建模,在深度优先原则的功能共振分析算法的指导下,分析功能共振中功能变化的聚合形式和结果,讨论功能变化聚合中事故相关功能的脆弱性并提出相应的屏障措施。(4)以西班牙圣地亚哥列车脱轨事故作为事故案例分析的对象,在组织抽象功能层对线路的监管和运营过程进行分析,在人机广义功能层上对事故中列车日常运行的相关功能进行识别,并构建其功能网络图。对于系统中不同类型功能的变化进行分析,同时完成其半定量化的描述,利用功能变化聚合模型分析事故中的功能共振现象并针对相关功能的脆弱性提出对应的屏障措施。将案例分析中的FRAM分析结果与官方事故报告中以及使用其他事故分析方法,包括故障树分析和Accimap,对该事故的致因分析进行比较,从而发现FRAM方法的优势与不足,为今后FRAM方法的应用和发展提出建议,不断完善功能共振分析方法。