铁路信号安全计算机平台共享内存数据交互机制研究

铁路信号安全计算机平台是实现铁路信号系统安全应用的核心设备。基于龙芯处理器的安全计算机平台实现了从硬件板卡到系统软件全过程的设计和研发。为了能够安全、稳定、可靠地在该平台内部进行实时、有效的信息传输和数据状态更新,设计了基于信号量的共享内存数据交互机制,可实现对目标数据物理地址空间的直接访问和数据更新,避免同一时间、多个对象对同一共享内存地址空间的读写访问。共享内存特定的访问隔离机制,能够保证安全计算机平台内部不同处理器之间数据交互的时效性和安全性。     

安全平台通信性能测试技术研究

安全平台是保障铁路信号系统安全运行的关键设备。采用黑盒测试方法,对安全平台对外通信的丢包率等指标进行测试,形成安全平台通信性能测试系统。测试可自动执行,无需人工干预。测试结果在界面中实时呈现,作为判定产品是否合格的依据,并达到控制产品质量、及时发现问题的目的。     

基于时间自动机模型的安全计算机平台的形式化验证

众多工业控制领域要求计算机控制系统具有高可靠、高可用和高安全的运行基础,2乘2取2冗余结构的安全计算机平台是提高系统安全性、可靠性的一种重要解决方式。CBTC列控系统的安全计算机平台采用2乘2取2冗余结构,它是一个实时系统,控制过程需要考虑时间因素。本文分析CBTC系统安全计算机平台系统的组成结构,提取出系统的功能约束,采用基于时间自动机理论的建模验证工具UPPAAL建立系统的自动机网络模型,进行仿真分析,验证系统的功能性、实时性、安全性要求。     

铁路通信信号系统安全评估方法探讨

当今社会,高速铁路技术迅速发展。安全是发展永恒的主题,而安全评估是铁路信号系统安全的保障。对铁路信号系统的安全评估方法进行探讨。     

欢美铁路信号系统安全保障框架分析

信号控制系统,是铁路列车安全运行的基本保证。世界各国发展高速度、高密度铁路,都十分重视行车安全及其相关支持系统的研究和开发。本文通过对欧洲、美国、日本铁路信号系统安全保障框架相关的技术法规、工作流程、责任部门及安全审批文件等基本要素进行深入研究与分析．希望能为中国铁路信号系统安全管理体系的健康发展给予一些启示。     

铁路计算机联锁系统安全关键软件的安全性能建模方法

针对现有建模方法不能同时满足铁路信号系统安全关键软件安全功能和安全性能建模的需求,在建模语言SyncCharts的状态和变迁中增加转移频数和失效后果严重度2个参数,提出频率风险SyncCharts建模方法。定义频率风险状态转移图,在此基础上给出频率风险SyncCharts的定义、约束条件和宏步规则;依据将频率风险SyncCharts结构转化为马尔可夫决策过程(MDP)结构的规则,给出将频率风险SyncCharts转化为MDP的算法;通过MDP的模型分析方法实现频率风险SyncCharts的模型分析。以铁路计算机联锁系统中信号请求子系统安全关键软件为例,采用频率风险SyncCharts建模方法和模型分析方法,建立该子系统的安全性能分析模型,分析该子系统的激活概率和风险等级2个安全性能指标,定量描述该子系统关键软件的安全性能。     

一种铁路信号安全控制平台的研究

以铁路信号控制系统中核心的安全控制平台为研究对象,立足于铁路信号计算机安全控制平台的功能及安全需求,借鉴融合失效-安全原则、冗余控制原理、计算机通信总线及编程技术,从总体设计原则、软/硬件结构设计及实现等方面研究设计一种铁路信号安全控制平台。信号安全控制平台测试、验证和确认结果表明,信号安全控制平台适应并满足新时期各种铁路信号安全控制系统兼容性、安全完整性要求,研究设计的信号安全控制平台能有效解决适配各种信号安全控制系统的通用性、平台软件与应用软件分离后的移植性等关键技术问题。     

铁路信号安全数据网网络安全整体解决方案研究

根据铁路信号系统安全数据网的安全现状和需求,结合国家网络安全等级保护制度,提出整体性的网络安全防护方案,并对方案实现可以采用的技术做简要阐述.     

铁路信号故障诊断专家系统基本结构设计

针对我国铁路信号设备故障的特点及目前普遍采用的故障诊断方法,对铁路信号故障诊断专家系统的总体结构进行了设计分析,提出了应用分层次的故障诊断方法,建立和开发铁路信号故障诊断专家系统思路,并对该系统的功能、特点及安全可靠性进行了探讨分析.     

铁路信号故障诊断专家系统总体结构研究

针对我国铁路信号设备故障的特点及目前普遍采用的故障诊断方法．本文对铁路信号故障诊断专家系统的总体结构进行了设计分析，提出了应用分层次的故障诊断方法．建立和开发铁路信号故障诊断专家系统思路，并对该系统的功能、特点及安全可靠性进行了探讨分析。     

基于PDS的铁路信号冗余结构危险失效概率计算方法

在铁路信号领域的安全评估中常采用IEC61508中的方法计算产品的每小时危险失效概率(Probability of a Dangerous Failure Per Hour,PFH),但该方法所面向的工业控制系统同铁路信号地面控制系统间存在差异性,且计算过程针对共因失效的分析较少。采用PDS(挪威语缩写,代表安全仪表系统的可靠性)方法定量计算铁路信号冗余结构的PFH,首先分析铁路信号系统典型的3种冗余结构,然后通过引入结构修正因子C_MOON改进β参数模型,以区分共因失效对不同冗余结构PFH影响的不同,接着根据3种冗余结构的工作特点构建系统可靠性框图,并给出不同冗余结构通用的PFH计算公式,最后以实验数据进行仿真,结果显示,与采用IEC61508中的方法相比,本文的方法更加注重共因失效对PFH的影响程度,符合现场设备的实际使用情况。     

基于通用计算机的2乘2取2安全架构研究与实现

嵌入式安全平台存在硬件开发成本高、运算性能提升难、升级适配工作量大等限制。为此，研究基于通用计算机的2乘2取2安全架构，设计通用安全平台数据交互机制，实现系内、系间不同计算机之间的数据交互比较逻辑；系统内各计算机之间进行周期性时间校准，实现系统时钟的同步校准，保证2乘2取2机制长时间的稳定运行，构建满足SIL4安全等级的铁路信号通用安全平台。     

信号系统安全审核与评估人员需求分析

通过对国外安全审核与评估人员要求,以及国内相关政策的分析和研究,提出我国铁路信号系统安全审核与评估人员的需求分析。     

信号系统评估体系构架

本文对欧洲铁路信号系统安全保障相关的技术法规、工作流程、相关责任及安全审批等基本要素进行分析研究,针对我国铁路客运专线和既有线信号发展现状,提出了信号系统安全认证体系构架的建议.     

DS6-60型计算机联锁产品第三方安全评估方法介绍

针对铁路信号系统安全性需求的状况阐述第三方安全评估的重要性以及世界上现行通用的安全评估标准,并且以通用产品DS6-60型计算机联锁系统为例,具体介绍第三方安全评估的方法论和评估流程在实际产品中的应用。     

铁路信号领域安全计算机的应用及发展

介绍铁路领域安全计算机的相关标准及安全计算机平台通用架构,以铁路信号领域安全计算机的应用为主题,总结安全计算机在计算机联锁、无线闭塞中心、车载系统的应用情况,研究安全计算机的应用现状和研究热点。研究表明,铁路信号领域安全计算机的研究热点主要集中在表决与同步的设计与实现、安全通信设计、安全评估算法、利用商用现成品和技术(COTS)部件和现场可编程门阵列(FPGA)实现安全需求等方面。     

基于Prover的联锁软件形式化验证过程研究

计算机联锁系统是铁路信号控制系统的核心设备,是有着苛刻安全要求的复杂控制系统。本文采用Prover形式化开发工具对联锁软件安全需求进行形式化验证。通过模型检验的形式化验证方法,遍历系统输入变量的所有状态空间.验证联锁特定应用满足系统安全需求,确保系统的安全性得以正确实现。在保证系统安全性的基础上,以全状态空间查找反例的检验方法进一步提升产品的质量。     

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。     

两种类型信号系统集成的系统安全保障

基于通用产品的系统安全保障和基于特殊应用的系统安全保障,是铁路信号集成中2种典型的项目模式。以北京地铁8号线一、二期工程,昌八联络线工程和福州市轨道交通1号线工程(一期)为基础,系统介绍了这2种类型的安全保障体系,包括组织架构、危害分析、验证与确认等,为同类型项目系统安全保障工作的梳理,提供了一种初步的思路。     

基于CAN总线铁路计算机测控系统的网络设计

本文讨论了现场总线的特性,结合铁路信号特点,采用有冗余结构硬件系统,设计了具有安全性能的基于CAN现场总线底层铁路计算机测控网络,并充分利用铁路基础信息网,进而提出了实现信息共享的广域网络方案,从而对该方案进行了充分解释证明.