基于GPRS分组交换网络的CTCS-3级列控系统车地安全数据传输的可行性

基于高速铁路既有的通用分组无线业务(GPRS)分组交换网络以及CTCS-3级列控系统车地安全数据传输需求,提出GPRS承载CTCS-3级列控系统车地安全数据传输业务的服务质量(QoS)关键指标和协议栈;基于半实物仿真平台提出GPRS网络承载车地安全数据传输QoS测试方法,并对QoS关键指标进行测量和分析。结果表明:40字节和128字节用户数据报协议(UDP)数据帧端到端传输时延在改进网络临时块流(TBF)释放机制后,可以满足车地安全数据传输QoS的需求;GPRS网络的误帧/丢帧主要出现在小区重选时,下行链路误帧/丢帧率高于上行链路误帧/丢帧率;GPRS附着时延和分组数据协议(PDP)激活时延可以满足车地安全数据传输QoS的需求。优化GPRS网络数据传输时延、小区重选机制和重选时的数据缓存机制是利用GPRS网络承载CTCS-3级列控系统车地安全数据传输的关键。     

GSM-R 4.8kb/s数据业务传输特性和机理的研究

基于CTCS-3级列控系统对GSM-R系统的需求,从理论角度探讨了用来承载CTCS-3级列控系统安全数据传输的4.8kb/s异步透明数据的传输特性和机理,从而可以为规范制定、互联互通提供技术依据。     

XML在列控系统配置中的应用

标准化的列控系统数据表现方式在列控系统信号产品数据配置过程能够起到统一数据源、提高产品数据质量和制作效率的作用。通过研究XML模型构建的相关技术,提出基于XML的列控系统数据模型以及列控系统数据配置模型构建的设计方案,并介绍基于EMF框架的XML模型文件生成实现方案。     

GSM-R无线传播模型分析和拟合

研究目的：郑州一西安客运专线采用GSM—R移动通信系统，由于该系统承载列控信号，又是在高速条件下运行，为避免多普勒效应和电磁干扰对列控信号传输的影响，实现GSM—R系统的网络覆盖，保证列控系统和铁路的正常运营，需对系统传输所引起的损伤进行研究，达到提高GSM—R网络为铁路运输服务的可靠性。研究结论：通过对建立传播模型进行的分析和对实际路测数据进行的拟合得出：传播损耗随着频率的升高、距离的增加、建筑物密度的增大而增大；参数越多拟合的效果越好，但计算机拟合的时间越长。故在无线设计中，选择合适的传输模型和在拟合过程中合理选择参数的个数，可以得到较好的效果。也为GSM—R移动通信系统的建模和设计提供了一定的依据。     

普速铁路CTCS-0级列控系统优化方案研究

研究目的:我国普速铁路装备CTCS-0级列控系统,它通过列车运行监控装置(LKJ)结合通用机车信号实现列车超速防护,对于保证行车安全和提高运输效率发挥了重要作用。但是,CTCS-0级列控系统是基于当时的线路状况设计的,已逐渐不能满足我国铁路发展的需要。本文通过分析CTCS-0级列控系统面临的问题及相关的改进方案,结合列控技术的最新进展,提出一种普速铁路CTCS-0级列控系统的优化方案。研究结论:(1)方案维持LKJ存储线路数据的方式,可以减少地面设备改造的工程量;(2) LKJ通过无线通信与地面服务器校核数据版本,保证线路数据的正确性;(3)方案结合应答器和北斗卫星导航系统实现列车定位,避免司机可能的错误操作;(4)本研究成果可为普速铁路列控系统的改造提供一定借鉴。     

基于SimEvents/Stateflow的CTCS-3级列控系统车地无线通信子系统建模与分析

根据CTCS-3级列控系统中无线通信子系统的分层结构和其具有随机性的特点,采用Matlab软件中SimEvents与Stateflow相结合的方式实现车地无线通信过程的建模与仿真,分析安全连接建立时间和不同长度无线应用消息传输延迟时间。结果表明:无线通信子系统安全连接建立时间符合《CTCS-3级列控系统GSMR网络需求规范》的要求,并且具有一定的安全余量;仿真得到不同长度的无线应用消息传输延迟时间,可为列控系统车地无线通信的实时性分析提供参考;建模方法简洁高效,模型能够较好地描述系统特性,仿真结果可为列控系统车地无线通信技术规范的完善、系统的设计与实现提供数据支持。     

CTCS-3级列控系统车-地无线通信端到端通信安全增强技术的研究

为实现与CTCS-3级列控系统相关的安全信息在GSM-R系统中安全、可靠地传输,提出车-地无线通信端到端通信安全增强解决方案。该方案改进CTCS-3级列控系统的数据通信安全功能,可根据用户安全需求的不同等级,实现通信系统双向认证,或通过可信任认证中心使车载移动终端和地面无线闭塞中心（RBC）之间实现端到端认证。通过收发方的数字签名以及签名验证来提供信令完整性保护机制,防止信令被有效破坏。给出灵活的端到端信息加密解决方案,防止信息泄露、窃听,并阻止恶意入侵和干扰,使整个通信通道都得到安全保护。     

基于GSM-R列控系统信息安全传输的研究

针对CTCS3级列车控系统中无线信道的信息安全传输问题,本文设计了Turbo码的CTCS3级列控系统无线信道的信息安全传输方案,并分别采用了SOVA译码算法、Max-Log-MAP译码算法、Log-MAP译码算法进行仿真测试与比较分析,验证了该方案的合理有效性.仿真结果表明,采用Turbo码技术,可以降低无线信道中误比特率,满足列控系统数据传输的要求,提高系统的可靠性.     

基于安全散列算法的站间信息传输方案的研究

结合多种站闾通信方式，研究安全散列算法（SHA-1），保证站间信息的安全传输方案，为进一步提高计算机控制系统功能，完善站间信息的传输方式及传输容量，适应今后的发展奠定了基础。     

一种基于开放网络的安全通信协议实现方法

在开放式网络传输环境下,安全设备间通信需有完备的数据通信协议来保证应用数据安全。提出一种安全通信协议优化方案,对RSSP-I安全通信协议中的所传输数据采用SM4算法进行数据加密,优化开放式网络环境下安全通信协议的分层结构、消息结构和通信交互过程。通过分析论证,针对开放式传输系统存在的所有可能威胁,本安全通信协议实现方法均具备有效的防御、防护技术措施,满足安全设备间数据传输的安全性要求。     

铁路信号系统中安全算法时效性分析

为有效评估和提升铁路信号系统传输协议的安全性,对铁路信号系统中的安全算法进行时效性分析。通过仿真实验对常用的4个的哈希函数和6个加密解密函数进行了定量评估。实验结果表明,安全算法的处理时间随应用数据长度的增长而增长;加密解密函数的工作模式对时效性影响不大;加密解密函数的解密算法消耗时间大于加密算法;SHA256哈希函数为保证数据完整性安全算法的首选方案;Twofish算法为加密解密算法的首选方案。该时效性分析结论为铁路信号系统安全算法的选择提供了参考依据。     

Rijndael算法在CBTC安全通信协议中的应用

为解决基于IEEE 802.11协议的CBTC(Communication Based Train Control,基于通信的列车运行控制)无线数据通信子系统中存在的不安全因素,应引入安全通信协议,采用加密技术进行防护。鉴于降低成本及易实现性等方面的考虑,设计中选用Rijndael加密算法,并用VC++对该算法进行软件编程。最后,借助Socket通信机制模拟数据加解密通信过程,验证了设计的正确性。测试结果表明,该软件算法设计正确,安全性好,易实现,可运用到CBTC安全通信协议中,确保列控信息的安全传输。     

基于GSM-R的CTCS-3级列控系统安全数据传输通信协议栈分析

基于开放系统的安全数据传输理论,分析了开放传输系统的特点和应对策略,针对CTCS-3级列控系统安全数据传输,从数据链路层和传输层的角度探讨了用GSM-R来承载CTCS-3级列控安全数据传输时在协议方面所采取的差错控制、防止非授权接入等措施,在分析的基础上,给出了基于GSM-R开放系统的CTCS-3级列控系统连接建立详细过程。     

国产密码在铁路调度应急指挥系统中的应用研究

通过研究国产密码(简称:国密)的核心算法、典型应用场景及应用现状,结合铁路调度应急指挥系统的实际需求,解决系统中的安全方案设计、数据传输加密问题。详细阐述了国密在铁路调度应急指挥系统中的应用,得出铁路调度应急指挥系统的安全架构、身份认证和数据加密传输等方案,对于维护系统数据完整性,保障信息安全、提高安全防护等级等有着重要的作用。     

基于G网模式的应答器报文读取数据传输系统研究

应答器是CTCS-2/3列控系统的重要组成部分,应答器报文数据的正确与否直接关系着动车组列车的运行安全.开发集应答器报文现场智能分析、应答器准确定位和报文远程传输功能于一体的便携式应答器报文读取数据传输系统,可通过GPRS网络实现对现场应答器及LEU状态的及时分析、及时判断、及时处理,可有效提高检修效率,为高速铁路行车安全起到保障作用.     

铁路信号站间信息的安全传输方案研究

安全是铁路运输的永恒主题。在信息化的浪潮中，计算机控制系统在铁路中得到了广泛的应用。本文研究的结合多种站间通信方式的通过安全散列算法-SHA-1来保证站间信息的安全传输方案，为进一步提高计算机控制系统功能，完善站间信息的传输方式及传输容量，适应今后的发展奠定了基础。     

CTCS-3级列控系统CSD数据传输处理过程及延时性能分析

阐述了列控CSD数据传输在CTCS-3级列控系统中的应用与意义,介绍了CSD传输延时的定义以及铁路应用的指标要求,描述了CSD数据传输处理过程,分析了CSD延时的产生原因与分布情况,针对传输系统保护倒换、R接口不同的串口通信速率,以及不同的空口用户速率、用户数据帧长度给出了实测数据。     

列控系统安全通信计算机设计

CTCS-2级、CTCS-3级列控系统的地面子系统中,列控中心、临时限速服务器、无线闭塞中心都具有安全相关通信功能,且绝大部分采用2oo2×2的软、硬件安全冗余结构,需要采用具备较强通信功能和运算性能、能够适应2oo2×2冗余结构的安全平台来实现。由于通信对象较多及安全通信协议较为复杂的算法和严格的实时性要求,采用专用的安全通信计算机实现与相关系统的安全通信是一种合理可行的解决方案。结合CTCS-3级列控系统地面设备的需求提出一种安全通信计算机的实现方案,设计其硬件结构,研究同步关键算法并实现安全协议的功能。     

基于CTCS-3级列控系统的高速铁路移动闭塞实现

随着我国经济的快速发展,高速铁路的运输能力要求不断提高。目前我国高速铁路装备CTCS-2/3级列控系统,采用准移动闭塞方式。CTCS-4级列控系统取消轨道电路,通过地面和车载设备共同完成列车定位,能够实现移动闭塞,进一步缩短行车间隔。但是,我国高速铁路一直基于轨道电路实现列车占用检查,干线铁路也未有取消轨道电路的列控系统运用。通过分析现阶段CTCS-4级列控系统面临的问题,提出一种基于CTCS-3级列控系统的高速铁路移动闭塞实现方案,并阐述该方案的系统总体结构和基本工作原理。方案中列控地面子系统综合利用列车位置报告和轨道电路信息,保证了移动闭塞的运输效率。同时给出了一种移动闭塞方式下行车许可的计算方法,并通过建模和运营场景进行验证,为我国高速铁路移动闭塞的实现提供参考。     

传输时延对CBTC影响的分析及消除

基于通信的列控系统CBTC利用无线通信传递列车状态信息和控制命令,数据传输时延将引发不必要的列车牵引和制动,降低列控系统的性能。本文提出一种适用于CBTC的列控系统和数据通信系统的一体化设计方法,将CBTC的多列车控制系统等效为网络控制系统,建立一体化模型,分析传输时延对列控系统性能的影响。提出消除传输时延对列控系统影响的改进措施,并通过仿真验证该方法的有效性。