随着计算机技术和电子技术的迅猛发展以及电子系统可靠性理论的日趋成熟，计算机分布式控制系统在交通运输领域得到了越来越广泛的应用。机车通信网络就是计算机分布式控制系统在铁路运输领域应用的一个典型例子，它能为车载设备提供了一个高速、可靠的信息交换平台。CCU(Central Control Unit，中央控制单元)则是机车通信网络中的一个十分重要的设备，它在列车通信中起着总调度的作用。CCU主要负责WTB(Wire Train Bus，双绞线列车总线)和MVB(Multi-function Vehicle Bus，多功能车辆总线)通信的监测与管理，状态数据／故障数据的采集处理及记录，牵引／制动特性控制以及一些辅助功能(欠压保护、主变压器油温保护、自动过分相控制及轮径补偿计算)。因此它一旦出了问题，列车网络通信就有可能瘫痪，列车运行就会受到严重的影响。可见保证CCU的可靠运行是至关重要的。本文的主要任务就是通过比较当前容错热备份系统的设计原理、设计思路、实现方法及其性能优缺点后，提出了一种新型的基于网络的容错热备份解决方案，阐述了故障情况下从CCU顺利接管机车控制的前提条件，以及基于此要求的主从CCU故障的判据及切换条件，并针对SS3B电力机车提出CCU结构、硬件和控制软件的具体实现，最后利用马尔可夫模型综合多种失效模式分析本文中容错热备结构的可靠性和安全性。在所建立的马尔可夫模型中考虑了故障—安全、共态失效、故障检测等多种因素，使得分析模型具体、可信，同时又不太复杂。本文采用的分析方法以及得到的分析结果对于一般的热备份系统的可靠性、安全性设计和评价都具有一定的实际意义。