列车运行控制系统(简称列控系统)的车载系统作为安全苛求系统,系统的安全性和可靠性是衡量系统性能的重要指标,也是在系统设计中需要考虑的重要因素。然而,列车运行过程中载荷条件和运行环境随时间变化,这使得列车不可避免地出现故障。随着自动驾驶技术的日渐发展,针对系统的故障处理逐渐要求由人工参与转为设备自动完成。因此,如何在故障下确保列车运行在安全状态成为了一个重要的研究方向。车载系统作为一个典型的混杂系统,是包含离散事件和连续变量且两者又相互作用的动态系统,这使得列车的逻辑决策子系统与外部环境相互作用。在实际的应用中,需要列车具备检错和容错的能力,以便在较长一段时间维持正常的运作。然而,由于列车内部离散和连续动态的交织,传统的方法难以对其进行建模、分析和设计。根据车载系统的混杂特性,本文关注于混杂系统(Hybrid System, HS)容错控制的研究,采用监控理论(Supervisory Control Theory, SCT),合成容错监控器,使得列车在正常运行或是故障的情况下都能满足安全和性能设计的规范。本文提出了一个针对混杂系统的主动容错架构,可以针对系统不同的故障,并通过切换模型,实现多重容错。通过对混杂系统的模型抽象,将离散事件系统(Discrete Event Systems, DES)监控理论应用于系统监控器的实现,最终生成控制器以确保控制过程的安全可靠。为了克服混杂系统的状态空间不可数带来的问题,本文利用在线生成控制器的方式,将控制器的合成过程设定在有限的时间范围内。最后,将此主动容错架构应用于列车运行控制系统车载设备,以实现车载系统的主动容错。MATLAB的仿真结果证明了提出的容错架构和容错合成算法的正确性和有效性。理论分析和实验室仿真都表明了本文的研究成果为列车安全运行的整体研究开辟了一个新的思路且具有重要的意义。