轨道交通在解决城市交通问题中扮演着重要角色,已经成为最受人们欢迎的出行方式之一。现有的地铁列车电气控制系统使用继电器控制,存在故障率高、灵活性差的缺点。随着电力电子技术的飞速发展,微控制器、开关器件、网络通信技术更加成熟,以列车逻辑控制单元LCU为代表的无触点可编程控制器取代传统继电器控制电路是未来地铁列车发展的趋势。LCU作为轨道交通车辆的控制和智能监测设备,关系到列车的正常运行,其安全性不容忽视,研究其功能安全具有重大意义,为此,论文从LCU入手,研究由可编程电子构成的系统的安全性。论文主要对LCU的功能安全进行研究,主要研究内容包括LCU的安全设计和功能安全评估。论文首先对功能安全和列车LCU的研究背景和意义进行了介绍,接着研究了功能安全评估的理论和技术,包括安全完整性的介绍和影响功能安全的因素分析等,为后文的安全设计和分析奠下基础。其次对LCU整体设计、硬件设计和软件设计进行研究,重点介绍了 1oo2D结构在LCU控制系统中的应用,以及如何使用冗余设计和诊断电路保证系统的安全性与可靠性。然后对LCU的硬件安全完整性评估进行研究,主要包括失效数据的获取和评价模型的建立,通过失效模式及影响分析,计算功能安全模型需要的基础失效数据,分别使用马尔可夫和故障树法进行建模分析,验证LCU的安全完整性等级。针对过程中发现的问题,分析减少共因失效的措施,修正共因失效β因子模型,最后使用模糊故障树法进行计算模型的改进,表明改进后的模型更符合失效概率不确定性的实际特点。研究结果表明基于安全理论设计的地铁列车逻辑控制单元具有较高的安全性,多种计算模型验证其安全完整性等级(SIL)最高可达SIL2等级。满足安全标准的轨道交通产品不仅在实际应用中更加安全可靠,也将在国内外市场上具有更大的竞争力。