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基于组件安全属性的列控中心信息安全风险评估方法

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铁道学报 2017年第8期39卷 77-84页

作者：付淳川王小敏张文芳石建强陈光武西南交通大学信息科学与技术学院四川成都610031 兰州交通大学甘肃省高原交通信息工程及控制重点实验室甘肃兰州730070

为评估列控中心TCC的信息安全风险,构建列控中心系统的组件安全属性,结合信息安全风险评估指标体系,提出一种基于组件安全属性模型CMOSA的列控中心风险评估方法。以组件的方式对列控中心系统进行划分,通过研究列控中心与其他子系统之间... 详细信息

为评估列控中心TCC的信息安全风险,构建列控中心系统的组件安全属性,结合信息安全风险评估指标体系,提出一种基于组件安全属性模型CMOSA的列控中心风险评估方法。以组件的方式对列控中心系统进行划分,通过研究列控中心与其他子系统之间的信息交互过程,抽象出各组件的安全属性;结合AHP确定列控中心信息安全风险评估指标,以组件安全属性对风险评估指标的影响识别组件的风险值,利用改进VIKOR算法评价系统的风险值,为列控中心的信息安全风险评估提供一种定量分析手段。结果表明,在列控中心系统中,外接集中监测系统的辅助维护单元模块、驱动与采集单元模块的风险值最大,作为风险管理者,应采取具体的防护措施降低风险。

关键词：列控中心信息安全风险评估 CMOSA VIKOR算法

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高速铁路列控中心软件安全性需求形式化建模

铁道学报 2013年第7期35卷 74-79页

作者：喻钢刘晓文熊静徐中伟杜军威上海大学悉尼工商学院上海201800 铁道部产品质量监督检验中心铁路车站计算机联锁检验站上海201804 海南师范大学信息科学与技术学院海南海口571158 上海工程技术大学航空运输学院上海201620 同济大学电子与信息工程学院上海201804 青岛科技大学信息科学技术学院山东青岛266061

列控中心的安全性直接影响高速铁路的运行安全,为实现对其安全性需求更本质的形式化定义,提出1种基于安全行为模型的建模方法。根据其安全性需求的特征,安全行为模型定义安全因子以此描述系统状态、系统行为与系统风险之间的度量关系,... 详细信息

列控中心的安全性直接影响高速铁路的运行安全,为实现对其安全性需求更本质的形式化定义,提出1种基于安全行为模型的建模方法。根据其安全性需求的特征,安全行为模型定义安全因子以此描述系统状态、系统行为与系统风险之间的度量关系,采用安全约束规则对软件的安全约束行为、安全响应行为及安全失效行为进行描述。通过在我国高速铁路列控中心安全性测试与验证中的应用,说明了该方法的有效性。

关键词：高速铁路列控中心安全性形式化建模安全性需求

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列控中心自动化测试测试用例生成方法

北京交通大学学报 2020年第5期44卷 49-54页

作者：王硕张亚东郭进李耀兰浩西南交通大学信息科学与技术学院成都611756 电子科技大学光电科学与工程学院成都611731

为了提高列控中心自动化测试的效率和质量,研究带有通信时机测试用例的生成方法.首先,通过扩展确定性有限状态机的输入输出动作,构建带有输入输出时间的确定性有限状态机模型,并利用改进的广度优先搜索生成测试路径,形成抽象测试集.然后... 详细信息

为了提高列控中心自动化测试的效率和质量,研究带有通信时机测试用例的生成方法.首先,通过扩展确定性有限状态机的输入输出动作,构建带有输入输出时间的确定性有限状态机模型,并利用改进的广度优先搜索生成测试路径,形成抽象测试集.然后,利用边界值分析将测试路径中的时间约束离散化,并利用提出的控制条件覆盖测试生成算法生成测试用例.最后,以列控中心改变运行方向场景为例,生成测试用例.结果表明:采用所提出方法生成的测试用例可以有效表达接口通信的内容和时机.为列控中心自动化测试用例的自动生成提供重要的方法支撑.

关键词：列控中心自动化测试测试路径测试用例基于模型的测试

基于离散时间贝叶斯网络的列控中心可靠性分析

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中国机械工程 2021年第4期32卷 390-398页

作者：王康齐金平周亚辉李少雄赵睿虎郭浩兰州交通大学机电技术研究所兰州730070 甘肃省物流及运输装备信息化工程技术研究中心兰州730070 甘肃省物流与运输装备行业技术中心兰州730070 中国铁路兰州局集团有限公司兰州730000

针对动车组列控中心在实际工作环境中的故障同时具有多态性和动态性的问题,提出一种依据列控中心各单元的功能逻辑关系来建立离散时间贝叶斯网络的分析方法。归纳部件的多种故障模式并描述列控中心故障的多态特性,采用EM算法优化更新条... 详细信息

针对动车组列控中心在实际工作环境中的故障同时具有多态性和动态性的问题,提出一种依据列控中心各单元的功能逻辑关系来建立离散时间贝叶斯网络的分析方法。归纳部件的多种故障模式并描述列控中心故障的多态特性,采用EM算法优化更新条件概率表;针对列控中心动态失效问题,建立动态贝叶斯网络模型,将一次任务划分为启动、运行、制动三个阶段,在各个阶段通过重要度和敏感性对该模型进行可靠性分析。最后,以CTCS-2级列控系统的列控中心为例,对该离散时间贝叶斯网络模型进行验证和分析,结果表明该方法能够很好地表征列控中心的多态性和动态性。

关键词：列控中心可靠性分析离散时间贝叶斯网络 EM算法重要度

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列控中心功能安全分析应用研究

列控中心功能安全分析应用研究

作者：赵媛喆西南交通大学

学位级别：硕士

功能安全分析是在系统生命周期的设计阶段通过危害识别和初步风险分析预测系统中存在的不安全因素,再通过风险控制措施的选项分析和选项影响分析等风险降低活动使系统的安全性满足要求的安全完整性等级,从而保障系统正确的执行相关的功... 详细信息

功能安全分析是在系统生命周期的设计阶段通过危害识别和初步风险分析预测系统中存在的不安全因素,再通过风险控制措施的选项分析和选项影响分析等风险降低活动使系统的安全性满足要求的安全完整性等级,从而保障系统正确的执行相关的功能对系统存在风险进行有效控制的一种系统分析技术。本文通过深入研究铁路领域相关规范及标准中系统安全性的各项要求,运用可靠性和安全性相关的理论知识和技术方法,对列车运行控制系统地面信号设备车站列控中心两个功能的安全性进行了功能安全分析的应用研究。首先,根据《客运专线CTCS-2级列控系统列控中心技术规范》规定的列控中心的临时限速处理功能、区间信号机控制功能定义功能及功能需求。采用FMEA法和头脑风暴法相结合的方法进行临时限速处理功能和区间信号机控制功能的子功能和接口的危害识别,得到两个主要功能的失效模式。其次,采用故障树分析方法建立系统功能失效模式的故障树,寻找失效发生的原因并计算失效发生的频率,完成系统功能失效的定性和定量原因分析。进而确定系统危害即主功能失效模式后果的严重度等级,并根据风险评估矩阵完成列控中心两个功能的初步风险分析。然后,针对失效模式确定相应的设计改进措施,进而定义出系统的安全功能需求。采用故障树和事件树分析方法进行安全功能的原因和后果分析,确定风险降低后事故发生的频率和后果的严重度等级,对照风险评估矩阵完成风险控制措施的影响分析,并验证风险降低后列控中心的两个主要功能满足要求的安全完整性等级。最后,对论文的研究内容进行总结,找出存在的问题和进一步研究的方向。

关键词：列控中心功能安全分析危害识别风险分析风险降低

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列控中心仿真测试系统接口软件的设计与实现

列控中心仿真测试系统接口软件的设计与实现

作者：徐锦豪西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国高速铁路的逐步成网,许多新建线路需要接入既有的高速铁路网络,引起枢纽站信号系统的改造。改造工程给枢纽站列控系统的测试带来了大量工作以及困难:一方面是由于枢纽站线路复杂,组成设备繁多,列控系统的改造测试工程复杂庞大;... 详细信息

随着我国高速铁路的逐步成网,许多新建线路需要接入既有的高速铁路网络,引起枢纽站信号系统的改造。改造工程给枢纽站列控系统的测试带来了大量工作以及困难:一方面是由于枢纽站线路复杂,组成设备繁多,列控系统的改造测试工程复杂庞大;另一方面是由于枢纽站运输任务繁忙,天窗时间短,现场条件有限,很难保证列控系统改造工程测试验收的质量。而且在现场进行列控系统测试也将不可避免的影响线路运输安全,改造任务与运输任务矛盾突出。列控中心作为CTCS-2级列控系统的地面核心控制设备,CTCS-3级系统中重要的后备设备,设备功能与接口复杂,相关配置数据繁多,采用传统的现场人工测试方法将十分影响列控系统的改造进度和测试覆盖率。为解决上述实际问题,通过研究开发列控中心仿真测试系统,将原本仅依靠现场人工测试的工作转移至仿真测试系统上,可以大大提高列控系统改造测试效率和质量,缓解改造任务与运输任务冲突。论文结合高速铁路列控中心仿真测试系统的构建需求,重点围绕列控中心仿真测试系统接口软件的设计和实现进行研究。主要内容包括:列控中心与车站计算机联锁、临时限速服务器、调度集中系统站机以及列控中心间的接口数据编解码功能;接口软件与被测列控中心进行数据交互的网络通信管理功能。论文分析了列控中心仿真测试系统结构功能,以及系统各模块间的数据交互流程,提取了接口软件的功能需求。在此基础上,论文采用UML建模语言对接口软件进行建模设计,明确了接口软件的功能需求、静态结构和动态交互行为。论文采用C++编程语言以及Qt库,对接口软件进行了编程实现,最后搭建了列控中心仿真测试系统的实验室测试环境,借助真实厂商的列控中心软件对接口软件进行测试。测试结果证明接口软件能够准确快速地进行接口数据编解码,具有良好的可用性。

关键词：高速铁路列车运行控制系统列控中心接口软件接口数据编解码网络通信管理软件测试

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列控中心接口技术及应用研究

列控中心接口技术及应用研究

作者：黄宗庆中国铁道科学研究院

学位级别：硕士

近年来,中国高速铁路建设发展迅速,取得了举世瞩目的成就,CTCS列控系统技术也随之取得了极大的进步。列控中心(TCC)是CTCS列控系统的地面核心设备,其通过不同的接口与其他系统连接,进行信息交互,实现对高速列车的运行控制,因此列控中心... 详细信息

近年来,中国高速铁路建设发展迅速,取得了举世瞩目的成就,CTCS列控系统技术也随之取得了极大的进步。列控中心(TCC)是CTCS列控系统的地面核心设备,其通过不同的接口与其他系统连接,进行信息交互,实现对高速列车的运行控制,因此列控中心接口技术在整个列控系统中十分关键。本文重点研究了列控中心接口技术在现场的应用情况,分析列控中心接口故障发生的原因,研究故障处理方案,并根据列控中心接口技术特点,结合现场实际情况,研究出一套接口技术应用改进的措施。本文首先简要介绍了列控系统原理及构成,阐述了列控中心与相关系统通过列控中心接口进行信息交互,并简要介绍了交互的内容。重点描述了列控中心与其他系统连接的三种物理接口。并对物理接口的构成进行介绍。此外,还简要介绍了列控系统和其他系统通信使用的铁路安全通信协议。其次,本文对列控中心接口规范进行深入研究。分析了列控中心与其他各个系统通信方式及内容,包括接口拓扑图、通信周期、通信数据、通信故障机制等。再次,本文重点以南宁铁路局为例对列控中心接口技术现场应用情况进行分析,得出列控中心接口技术应用的高安全性、高稳定性;再通过统计分析电务段的列控系统故障情况,得出列控中心接口故障所占的比率。进而对列控中心与其它各个系统的接口故障进行案例分析,重点对故障发生的原因及处置过程进行研究,提出其中存在的问题与不足。最后,在充分研究了列控中心接口技术在现场的应用情况后,归纳分析出列控接口故障的原因,并在此基础上,研究出一套有效降低列控中心接口故障发生的措施及完善的列控中心接口测试内容。

关键词：列控中心接口故障

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列控中心数据通信及安全性研究

列控中心数据通信及安全性研究

作者：王鹏西南交通大学

学位级别：硕士

随着高速铁路在全国范围内的普及,应用在高速铁路上的CTCS-3级列控系统也得到了广泛的应用。近年来的列车运行证明了CTCS-3级列控系统能较好地满足了高速铁路的运行和安全需求。CTCS-3级列控系统由地面设备和车载设备组成,列控中心属于... 详细信息

随着高速铁路在全国范围内的普及,应用在高速铁路上的CTCS-3级列控系统也得到了广泛的应用。近年来的列车运行证明了CTCS-3级列控系统能较好地满足了高速铁路的运行和安全需求。CTCS-3级列控系统由地面设备和车载设备组成,列控中心属于地面设备,在列控系统中发挥着十分重要的作用。为了进一步研究CTCS-3级列控中心的运行逻辑,本文在对列控中心进行功能分析的基础上设计和实现了CTCS-3级列控中心仿真系统,并对列控中心的安全性进行了研究。本文首先对CTCS-3级列控中心的结构和功能进行了概述。描述了CTCS-3级列控系统的车载设备和地面设备,对列车运行逻辑进行了简要分析;重点描述了列控中心的结构和功能,对列控中心的各个模块进行了描述;同时还介绍了铁路信号安全协议RSSP-Ⅰ和RSSP-Ⅱ,包括报文结构和协议中采用的安全技术。其次,本文在分析列控中心的功能基础之上,设计与实现了列控中心仿真系统,包括仿真平台的总体架构设计和网络设计,并对列控中心数据通信进行了分析。为了仿真列控中心的功能,本文还对列控中心与调度集中系统(CTC)的通信采用并实现了RSSP-Ⅰ协议,并分析与实现了列控中心与轨道电路之间的通信。为了验证轨道电路功能,使用PLC控制平台对轨道电路状态进行了仿真实现。同时为了便于观测对比,开发了线路仿真软件对列车线路进行显示。最后本文还对列控中心的安全性进行了研究,针对安全性,设计与实现了数据分析平台。数据分析可以更好地帮助我们了解列控中心的运行状况,分析故障和优化控制流程。

关键词：列控中心数据通信 PLC 轨道电路状态数据分析平台

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列控中心风险分析研究

列控中心风险分析研究

作者：崔俊飞西南交通大学

学位级别：硕士

随着高速铁路的蓬勃发展,原来基于技术规章制度来保障行车安全的管理方法,越来越没办法满足日益增长的安全管理需求。铁道部办公厅于2012年在全路推行安全风险管理,列控中心作为列控系统地面信号控制的关键系统,对其进行风险分析显得尤... 详细信息

随着高速铁路的蓬勃发展,原来基于技术规章制度来保障行车安全的管理方法,越来越没办法满足日益增长的安全管理需求。铁道部办公厅于2012年在全路推行安全风险管理,列控中心作为列控系统地面信号控制的关键系统,对其进行风险分析显得尤为重要。风险分析包括危害识别和风险估计两个过程。本文首先通过对列控中心的组成结构、功能需求、工作状态进行分析,对应建立了列控中心的参考模型、功能分层模型和状态转移模型,然后依照HAZOP方法,对这三种类型模型依次进行分析节点、要素、设计意图、引导词和发生原因的分析,得出其危害日志表,并对状态转移模型中的非正常状态进行半马尔可夫过程分析。通过对顺序图基本语法和基于XYZ/E的顺序图语义进行定义,对描述语言进行逻辑求反运算,可以识别出程序执行过程中的危害。以轨道电路编码为例,将其识别出的危害与HAZOP方法得出的结果进行对比,表明该方法识别结果更为全面。为对识别出的危害进行风险估计,本文借鉴欧洲铁路行业标准中的频率等级划分方法,并结合我国相关法规对事故严重等级的划分原则,建立了6×5风险矩阵。进一步运用模糊综合评判方法,构建了我国铁路信号系统后果严重度评价的因素集和评判集,对评判中用到的权重先采用模糊聚类分析先得出专家集中权重,再结合专家打分计算出因素权重,并以站内轨道电路编码错误的危害进行实例分析。最后,结合专家打分法得出的频率等级,依据风险矩阵,得出危害风险等级。基于以上的风险估计方法,在VC++6.0平台上完成了列控中心风险估计系统的初步研发,以期用于数量较大的危害事件的风险估计计算。

关键词：列控中心风险分析 HAZOP分析 XYZ/E 模糊综合评判