随着社会经济的快速发展,城市化进程逐渐加快,城市人口数量剧增,城市轨道交通成为人们主要的出行方式。而信号系统作为保证城市轨道交通系统运行安全,提升运输效率的关键设备,一旦发生故障,由于系统内部交叉耦合,就会导致初始故障在系统中传播扩散,轻则造成运营延误和乘客滞留,重则导致大量人身伤亡和巨大财产损失,对于正常的社会交通秩序也会带来重大的影响。因此,研究故障在系统中的传播机理,挖掘故障传播规律,能够为未来线路运营中故障预警和防控提供可靠依据,从而提升轨道交通系统的运营可靠性和安全性。本文以复杂网络理论为基础,提出一种针对车载控制系统(Vehicle On-board Controller,VOBC)故障传播的建模方法,并对该模型的多个统计特性进行分析,识别故障传播过程中的关键失效事件;此外,基于所提故障传播模型,结合相继故障负荷-容量模型,设计故障传播路径搜索算法,通过改变模型的参数值得到不同情况下最大可能故障传播路径并进行对比分析,为未来线路运营中故障预警和防控提供可靠依据。本文以燕房线为例,说明和验证了上述建模方法和故障传播分析方法的具体实现流程,主要工作和成果如下:(1)针对VOBC系统的故障传播建模问题,本文结合VOBC系统的组成结构及功能实现原理,对常用的基于系统组件的复杂网络建模方法进行分析,揭示了该建模方法的局限性。进一步提出基于失效事件的VOBC故障传播建模方法,从现有运营故障数据中挖掘隐含故障信息,构建VOBC系统的故障传播模型,为系统后续的故障传播特性分析提供良好的模型基础。(2)针对VOBC系统关键失效事件的辨识问题,本文选取节点的度及度分布、网络的聚类系数、网络直径及平均最短路径长度、网络介数等全局性参数,对所提故障传播模型的无标度特性、聚集特性、紧密程度等进行综合分析,从而挖掘VOBC系统的关键失效事件,为预防关键失效事件的发生,进而降低故障发生率提供理论指导。以燕房线为例对本部分建模和分析方法进行验证,结果表明该分析方法可以实现对关键失效事件的准确识别。(3)针对VOBC系统故障传播路径的定量分析问题,本文基于所构建的VOBC故障传播模型,结合相继故障负荷-容量模型,设计了故障传播路径搜索方法,通过改变模型中参数值对不同初始危险度和危险度下的最大可能故障传播路径进行对比分析,从而为控制成本情况下的故障预警和防控提供可靠依据。最后,在前述燕房线故障传播模型基础上对所提故障传播路径分析方法进行验证,并与其他较有代表性的分析方法进行对比,结果表明所提方法在反映组件故障类型、组件失效模式、描述详尽程度及关键失效事件识别等方面的优越性。图28幅,表11个,参考文献59篇。