多模列控系统的模式切换时延是影响城市轨道交通列车运行效率的重要因素，基于车车通信的列控系统是下一代城市轨道交通列控系统的主要发展方向。由于系统结构的改变，传统的CBTC列控系统后备模式无法适用于新型列控系统，目前，尚无合理的后备模式能保障新型列控系统列车在车车通信故障情况下行车的安全与效率。根据车车通信列控系统的结构和特点，分析系统的模式切换功能及过程，提出适用于车车通信列控系统的后备模式。当车车通信出现故障时，列车将切换为车地通信的运行模式，从地面设备中获取前方列车的位置信息，利用有色Petri网理论建立基于层次赋时有色Petri网（HTCPN）的新型列控系统模式切换模型，描述列车在车车通信故障情况下由车车模式（T2T）切换为车地模式（T2G）的过程，研究后备模式下不同的设计间隔对列车模式切换成功率和运行效率的影响。仿真结果表明，当列车车车通信出现故障时，列车能有效切换为车地模式运行，得出了不同后备模式设计间隔下列车模式切换成功次数和切换运行时间分布图。列车模式切换的成功率随着后备模式设计间隔的增大而增大，将后备模式间隔设计为240 s时能有效将列车运行晚点时间控制在3 min之内，所建立的HTCPN模型也可为其他多模列控系统模式切换的建模与验证分析提供参考。