中转CPU实现多重冗余系统对外安全通信的方案探讨

针对信号系统安全通信的具体要求,提出了通过中转CPU实现多重冗余系统对外通信的安全架构和实现方法,并通过安全估算证明了该方法的有效性。通过分析Checksum、NISAL、VCP、CRC和MAC等安全编码的特性,建议采用CRC编码作为中转CPU内部数据完整性的安全防护,采用VCP编码作为中转CPU对真实性和时效性的防护和判断。     

基于冗余编码系统的循环冗余校验方法

提出了一种基于冗余编码系统的循环冗余校验(CRC)方法。该方法应用于轨道交通信号控制系统中可解决冗余编码系统与其他类型冗余编码或非冗余编码系统的通信问题,通过将冗余码校验信息融合到CRC计算过程中,在无故障的情况下得出的冗余码CRC与标准CRC完全一致,保证了系统与外界系统的正常通信功能;在系统发生故障的情况下能够将错误信息反馈到冗余码CRC中,外界冗余/非冗余系统可校验出故障信息,提高了系统的安全性和故障可检测率。     

基于UPPAAL的二乘二取二逻辑建模与仿真

二乘二取二冗余结构以其高安全性和高可靠性特点,被广泛应用于核电、航空航天和铁路等安全关键领域。为验证二乘二取二冗余结构的核心逻辑,保证其高安全性和高可靠性的要求,对二乘二取二逻辑进行建模与验证。基于时间自动机理论,以列控车载ATP子系统二乘二取二冗余逻辑为研究对象,在分析工作原理的基础上,利用UPPAAL工具建立二乘二取二冗余逻辑的时间自动机模型,分别验证二乘、二取冗余逻辑的基本安全属性。根据验证后的软件逻辑模型,实现冗余逻辑仿真。模型构建与程序仿真的结果表明:车载ATP二乘二取二冗余逻辑结构具有高安全性与高可靠性。     

LCF-96列车超速防护系统故障检测方法的研究

基于算术码实现了一种实时性较高的检错方法。这种检错方法不但能检测运算结构故障，还能够检测运算器故障、时序故障及时间故障。编码方法最终由四种特征组成：模为Ａ的自述码，数据标志，时序标志。为了在系统的处理过程中保持码字的特征，分析推导了编码运算器的实现算法和补偿常数的产生算法。最终通过校验变量的整体标志与预计算出的标志是否一致来实现故障的检测。     

列控安全相关通信系统的安全监视

本文分析了通信在列控安全关键系统执行其安全功能中的地位与作用,以及列控安全相关通信系统危险失效频率应满足的要求。探讨了安全相关通信系统的失效原理与机制。针对构建在不可信传输系统上的安全相关通信系统,讨论了安全编码和传输编码对列控系统SIL的影响。指出电磁、环境以及其他因素干扰的不确定性,是导致安全相关通信系统无法满足安全性指标的一个重要因素。提出对列控安全相关通信系统实行在线安全监视的原理和方法,给出监视周期和安全编码长度之间的定量关系,为通信安全提供有效的监视工具,以保证在环境变化或出现其他干扰因素时系统仍能达到安全要求。     

三值逻辑检错纠错探讨

用三值逻辑构成的二值逻辑系统具有检错和纠错功能。本文提出了三值极性码(TP码)和三值逻辑检错纠错电路(EDC电路)TP码和EDC电路具有检错纠错能力强、电路结构简单等优点,能更进一步提高数据传输的可靠性、有效地降低数据传输的差错率。     

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。     

基于应答器的既有线列控系统车载设备的设计及实现

介绍了基于应答器的既有线列控系统车载设备系统结构、主要功能及软硬件设计;采用先进系统需求管理工具、可靠性及风险分析工具、仿真技术等,对系统进行功能需求分析、可靠性及安全性分析和仿真试验,研制了基于嵌入式冗余安全计算机平台的新型既有线列车运行控制系统车载设备。     

公司级编码系统在公司信息化中的应用

针对目前公司信息化过程现有编码存在的问题，提出公司级编码解决方案，并提供了一种对公司各种物料编码的注册、使用、失效等完整管理机制，不仅解决了子系统数据共享和集成等问题，还有效地解决了数据标准化和数据冗余的问题。     

安全通信规范Subset-098的安全性分析

以EN50129和EN50159为依据,对欧洲列车运行控制系统（ETCS）的安全通信规范Subset-098进行分析。分析过程包括定性分析通信安全威胁的防御技术、定量计算安全码的长度,以及安全码检错的仿真实验。结果表明在非可信通信通道上,Subset-098安全通信规范可以为安全完整性等级达SIIA级的列车运行控制系统提供安全的信息传输服务,满足列车运行控制系统对通信的安全性需求。     

FSFB/2协议在LEU系统中的应用研究

LEU通过S接口使用FSFB/2安全协议与列控中心(TCC)进行通信。线性反馈移位寄存器(LFSR)是FSFB/2安全协议实现安全编码的重要手段。首先从形式化角度分析LFSR的数学表达与基本数学性质;之后借助这些数学工具,以TSD报文数据编解码为例,分析LEU系统中FSFB/2安全协议的编码保护机制。分析表明,FSFB/2安全协议能够将该时间戳序列、安全数据的CRC校验、系统关键字、源标识符等系统安全关键信息融合在一起,有效的保证数据的完整性、真实性、时效性和可靠性。     

城市轨道交通信号系统冗余技术分析

冗余技术是提高计算机系统安全可靠性的有效手段。介绍了城市轨道交通信号系统软件冗余与硬件冗余的原理,对采用的冗余技术进行了对比分析。分析了现代城市轨道交通信号系统中的冗余技术方案。以URBALISTM系统为例,从设备冗余与通信冗余两方面分析,指出冗余技术的合理设计对提高城市轨道交通信号系统的安全可靠性会产生重要影响。     

基于动态故障树的异构安全计算机系统共模故障分析研究

共模故障是一种存在于冗余结构系统中的特殊故障,给系统带来巨大的安全隐患。为保证列车运行控制系统的高安全性和高稳定性,安全计算机系统采取异构冗余结构。为了讨论共模故障对冗余系统的影响,文章对异构、同构两组安全计算机系统分别建立了动态故障树,并且采用马尔可夫链分析方法进行故障率和可靠度计算,对计算结果进行分析对比。结果表明,改进后的异构安全计算机可以减小共模故障给冗余结构系统带来的负面影响。     

欧洲应答器编码策略的安全性研究

应答器信息在车-地间进行无线传输过程中的安全可靠性对于保障列控系统的安全十分重要。我国列车控制系统(CTCS)已将应答器作为CTCS-1及以上级别系统的关键设备,用于向运行列车传输列控安全信息。本文分析了应答器信息在传输和接收过程中可能存在的随机突发错误、异步传输错误、长短帧报文误译及报文切换时错译等各种错误模式。为保证信息传输和接收过程的安全可靠性,研究了欧洲应答器编码策略中采用的CRC循环冗余码及同步信息码校验、10到11 bit字转换、整形约束条件检查等防护措施在编、译码过程中对以上错误模式的防范能力,从理论上论证得到:欧洲应答器编码策略有效保证了应答器信息在传输和接收过程中的安全性,对于我国研制适用于CTCS的应答器具有借鉴作用。     

既有普速铁路接触网设备冗余整治措施的探讨

根据局部冗余设计理念,通过南昆线接触网设备冗余整治实践,结合既有线接触网设备存在问题的分析,探讨既有线部分接触网设备冗余整治措施,并提出部分接触网零部件冗余设计方案,弥补接触网存在薄弱环节,提高接触网设备安全运行的可靠性。     

欧洲应答器编码策略的安全性研究

应答器信息在车-地间进行无线传输过程中的安全可靠性对于保障列控系统的安全十分重要。我国列车控制系统（CTCS）已将应答器作为CTCS-1及以上级别系统的关键设备，用于向运行列车传输列控安全信息。本文分析了应答器信息在传输和接收过程中可能存在的随机突发错误、异步传输错误、长短帧报文误译及报文切换时错译等各种错误模式。为保证信息传输和接收过程的安全可靠性，研究了欧洲应答器编码策略中采用的CRC循环冗余码及同步信息码校验、10到11bit字转换、整形约束条件检查等防护措施在编、译码过程中对以上错误模式的防范能力，从理论上论证得到：欧洲应答器编码策略有效保证了应答器信息在传输和接收过程中的安全性，对于我国研制适用于CTCS的应答器具有借鉴作用。     

高铁信号设备电源冗余改造工程设计

高铁车站早期信号设备存在电源输入回路端口未冗余的问题,为确保高铁信号设备安全稳定运用,对高铁车站的信号设备开展电源冗余整治,提出高铁信号设备的电源冗余整治方案。     

基于MVB通信的VC U软冗余功能研究与开发

VCU(车辆控制单元)是列车网络与控制系统的中枢,是保证列车运行安全的关键设备,其冗余设置非常必要.文章介绍了基于MVB(多功能车辆总线)通信的软冗余功能包的开发,使VCU冗余不再依赖硬件,既能保证列车运行安全,又降低了成本,提高了可靠性.     

计算机联锁系统二乘二取二结构的可靠性和安全性分析

安全关键系统常用可靠性和安全性来衡量优劣,多模冗余是一种重要的提升此类性能的设计。本文通过使用PRISM工具,建立运算模块、表决模块和选择模块失效率和诊断覆盖率的5种组合,得出各因素对二乘二取二结构的可靠性和安全性的影响程度,并对不同结构的可靠性和安全性进行了对比分析,结果显示二乘二取二比其他2种结构更能满足安全关键系统的要求。     

云联锁系统冗余结构研究

为保障联锁系统在云平台中的运行安全，文章通过对既有计算机联锁系统冗余结构进行分析，结合云平台特征，提出了基于虚拟机容错技术的云联锁系统冗余结构。首先，阐述了云联锁冗余结构的特点和优势。其次，通过对云联锁冗余结构的工作模式和服务器失效因素进行分析，建立服务器故障树模型、云联锁系统冗余结构关于危险失效概率PFD和安全失效概率PFS的动态故障树模型。最后，对云联锁冗余结构的可靠性进行研究，对动态故障树模型进行仿真分析。研究结果表明：云平台更适合部署形如Moo N结构的多重冗余结构联锁系统，开展云联锁冗余结构研究对云联锁的发展具有一定的借鉴意义。