摘要：城市轨道交通系统是解决大城市交通拥堵问题的关键交通系统,该系统能否正常运转严重影响着城市生活。列车自动驾驶系统是城市轨道交通系统的核心子系统,其可靠性对城市轨道交通运行效率有着至关重要的影响。绝大多数的既有列车自动驾驶系统在车头车尾各安装一套,但两套系统之间并没有实现完全的首尾冗余。如果系统可靠性不足,列车在运行中发生系统故障,导致列车降级运行,则严重影响整条线路的运营效率。因此,以提高列车自动驾驶系统可靠性为目标的首尾冗余设计成为轨道交通领域的热点研究课题之一。本文首先分析了现有列车自动驾驶系统存在的问题,借鉴已有研究成果,提出了一种列车自动驾驶系统首尾完全冗余策略,并分析了该策略下系统的可靠性,在此基础上,设计了首尾完全冗余的列车自动驾驶系统的总体架构和主体功能软件,并进行了测试验证。论文的主要工作如下：首先,针对现有列车自动驾驶系统首尾冗余设计存在的问题,提出了一种首尾完全冗余策略,建立了相应的系统马尔可夫模型,对比分析了首尾完全冗余系统与传统系统的可靠性,验证了首尾完全冗余系统的高可靠性。然后,以系统首尾完全冗余为目标,提出并设计了一种首尾完全冗余的列车自动驾驶系统硬件架构,并研究了相应的首尾完全冗余实现方法。第三,根据列车自动驾驶系统的功能需求,并以实现首尾完全冗余为目标,完成了列车自动驾驶系统软件的总体设计,在此基础上,开发了首尾完全冗余的列车自动驾驶系统的主体功能软件。最后,搭建了简易的首尾完全冗余列车自动驾驶系统,并基于既有城市轨道交通仿真平台,并完成了系统测试,验证了本文提出的首尾完全冗余列车自动驾驶系统方案的有效性。