近年来，随着我国各大中城市相继开始筹建以轨道交通为主骨架的大运量交通方式，地铁的建设和运营规模达到空前的水平。面对如此庞大的地铁线路网，在运营中如何保证安全准点的运行是当前迫切有待深入研究的课题。　　 归纳总结了常用的五种可靠性模型：串联模型、并联模型、表决模型、混合式储备模型和多数表决储备模型，并比较了五种模型的可靠性特征。重点分析了当前应用较为广泛的三种动态可靠性方法：随机Petri网(SPN)、马尔科夫链模型和蒙特卡洛仿真。　　 分析了地铁系统的基本组成单元及逻辑结构模型，分别从车辆、电力、轨道、信号、通信五个子系统展开，构建了地铁各子系统的结构原型。另外，对各子系统进行了功能分析，针对关键设备单元的核心功能，明确了其在整个系统运行中的影响。基于此详细分析了地铁各子系统的故障模式，考虑地铁常见的故障类型，建立了地铁系统故障树模型。再就每个子系统进行了设备单元层次上的失效模式、影响及危害程度分析(FMECA)，分析了关键设备单元发生故障的原因及其产生的后果。　　 重点研究了利用改进的蒙特卡洛算法实现地铁系统发生故障的随机动态仿真，针对设备单元失效率服从正态分布和指数分布两种概率分布函数，模拟设备单元的故障发生状态及故障持续时间，并给出了蒙特卡洛改进方法求解的一般步骤。结合地铁系统FMECA分析，利用Petri网、可靠性框图、马尔科夫链三种方法分别构建了地铁电力系统、地铁车辆系统、地铁信号系统、地铁通信系统、地铁轨道系统的可靠性模型。运用MATLAB软件将各系统的可靠性模型编入仿真程序，根据各系统的初始状态参数，计算仿真收敛性和各子系统的可靠性结果，同时根据各系统的实际情况，得出了各故障模式下的平均故障间隔时间(MTBF)。　　 引入了系统可用度的概念，将系统可靠性、维修性与可用性联系起来。分析了影响地铁维修性的主要因素，结合地铁系统可靠性分析结果，计算了各系统的可用度，根据各系统不同的可用度水平，给出了相应的维修策略。并提出了在独立维保模式下不同重要度的设备采用差异性的维修方法。