为了进一步提高列车运行速度和线路运营效率,基于通讯的列车控制系统(Communication Based Train Control system,CBTC)成为城市轨道交通的主要发展趋势。在CBTC系统中,车载控制器、区域控制器和计算机联锁控制器是系统的核心组成部分,对整个CBTC的安全可靠运行具有重要影响。而作为这些系统载体的安全计算机,其安全性、可靠性、可用性和可维护性等性能指标也成为影响整个CBTC系统安全可靠性的重要因素。本文针对轨道交通领域对安全计算机在安全性能方面的苛刻要求,提出了一种基于三取二表决结构的安全计算机系统的设计方法。首先,本文分析了常用的几种安全计算系统结构的容错工作原理,对它们各自性能的优劣进行了比较。同时,分析了轨道交通领域对安全计算机系统在安全性、可靠性、可用性和可维护性方面的性能需求。在此基础上确定了安全计算机系统的总体结构。其次,在三取二结构的基础上对安全计算机硬件系统的总体结构进行了设计,并进一步对硬件系统进行了模块化划分。在本文中,不但详细的说明了硬件系统容错机制的实现原理,而且对各模块的功能和具体实现都做了比较详细的介绍。最后,介绍了安全计算机软件系统的层次划分和总体构成,对系统平台控制软件和通讯控制软件的模块构成和实现流程进行了描述。介绍了通讯管理模块、工作同步模块和三取二表决模块等主要模块的功能,并分析了这些功能模块的实现过程。本论文对面向城市轨道交通应用的安全计算机系统的体系结构进行了探讨,论证了三取二结构的安全计算机在安全性和可靠性方面的优势。对三取二安全计算机系统给出了详细的软硬件设计方案,对安全计算机研究具有一定的指导性,为广大开发设计人员提供了很好的设计参考。