基于强化学习的CBTC系统信息安全风险评估方法

城市轨道交通属于十分重要的基础设施,具有较高的安全苛求特性,其核心的列车运行控制系统信息安全是当前的研究热点。该文采用了复杂网络和强化学习等方法,研究了当前城市轨道交通中应用最为广泛的基于通信的列车运行控制（Communication Based Train Control,CBTC）系统的信息安全风险。分析了CBTC系统的信息安全风险要素;基于复杂网络理论构建了CBTC系统的信息域模型;研究了CBTC系统的信息安全风险量化方法,并基于强化学习评估了系统最严峻的风险面。经过实例验证,提出的方法能够有效评估CBTC系统的信息安全。     

城轨CBTC系统中数据通信子系统的研究

随着无线通信技术的飞速发展,无线通信的可靠性、可用性大大提高,基于通信的列车运行控制系统（CBTC）是今后轨道交通列车运行控制系统的发展趋势。数据通信系统（DCS）实现CBTC系统地面设备之间和车地设备之间的双向信息交换,是CBTC系统的核心。研究了数据通信系统的骨干网络,对其系统的硬件配置进行了理论分析,讨论了网络容量,噪声及干扰控制,并对数据通信系统的安全性能进行了分析。     

浅析重庆轨道交通专用无线系统互联互通解决方案

文章详细阐述了重庆轨道交通第二轮建设线路运营后,在列车实现基于信号CBTC系统跨线和共线运营情况后,如何实现专用无线系统的互联互通。     

无线通信技术在轨道交通列控系统中的应用

随着城市轨道交通的发展,基于无线通信的列车控制(Communications Based Train Control,简称CBTC)在轨道交通行业广泛应用。结合南京地铁二号线的具体应用,深入分析了CBTC的主要特点。     

同频邻频干扰下1.8GHz频段CBTC工作频段和布站间隔优化

现行基于通信的列车自动控制系统(CBTC)部署于2.4 GHz免执照频段,易受手持Wi-Fi热点干扰,已造成深圳和北京多起地铁紧急制动事故.在1785～1805 MHz频段同频邻频先用通信系统的干扰下,为CBTC系统选择合适的部署频段、工作带宽和布站间隔,提高其系统吞吐量并降低紧急制动概率十分必要.针对该问题,首先通过分析确定干扰研究场景,并基于确定性计算的方法得到干扰方和CBTC列车端之间的安全隔离,随后通过系统级仿真比较不同条件下CBTC系统下行链路的吞吐量和CBTC系统紧急制动概率,得到适合CBTC部署的工作频段、带宽和布站间隔.     

面临电磁环境恶化的地铁CBTC系统安全性分析

文章在介绍地铁移动CBTC系统及安全标准的基础上,分析了地铁电磁环境恶化如何导致地铁移动CBTC系统故障;同时,提出了提升地铁移动CBTC系统安全性的几种思路。     

CBTC系统移动授权功能分析

在城市轨道交通中,CBTC系统的主要任务是保证列车在系统控制的线路内安全、有效的运行.列车的安全运行主要是由移动授权来保证.本文主要介绍CBTC系统中区域控制器是如何通过信号机进路和列车位置等信息,来确定列车的移动授权,以及对移动授权的功能进行分析.     

准时的重要性：为嵌入式列车控制系统选择操作系统

为确保安全和效率,铁路和运输系统正在实施各种保护系统,如列车自动保护（ATP）、积极列车控制（PTC）和基于通信的列车控制（CBTC）等。地铁和其他轨道交通系统正在采用自动列车操作（ATO）系统并运行＂无人驾驶＂列车（没有驾驶员或驾驶员只用来处理紧急情况的列车）。这些控制系统与安全息息相关。它们必须满足IEC61508和EN 5012x标准中所设定的严格可靠性要求。     

庞巴迪CITYFLO 650 CBTC信号系统车-地通信可靠性之特点分析

基于通信的列车控制系统或简称CBTC列车控制系统正在大众轨道交通运输系统中得到广泛的应用。而稳定可靠的车-地通信则是CBTC移动闭塞的基础,没有一个稳定可靠的车-地通信就谈不上CBTC移动闭塞控制。庞巴迪的CBTC移动闭塞列车控制从一开始就是基于为全自动无人驾驶系统设计的,所以车-地通信高度可靠是系统设计的必要条件,因为在没有驾驶员的列车上恢复车地通信的故障将大大增加恢复的时间及难度。
　　2012年11月初由于深圳地铁2号线和5号线受干扰以至影响到运营的原因,深圳地铁公司对3号线列车专门进行了类似的干扰源测试,结果证明装备了CITYFLO 650 CBTC信号系统的3号线不受此干扰影响。本文重点就庞巴迪信号系统车地通信的稳定性及可靠性进行分析,并将部分线路的测试情况给予汇总比较,解决CBTC信号系统中车地传输的薄弱环节,为我国城市轨道交通信号系统提高稳定性提供参考。     

地铁LTE-M1588V2时钟同步方案风险分析

基于LTE技术面向轨道交通的无线通信解决方案LTE-M承载信号CBTC、PIS、CCTV、TCMS、语音集群等多种业务,使得该系统成为保证地铁安全稳定运行的重要因素。然而,LTE技术本身对时钟精度要求比较高,采用单独1588V2时钟授时的方式,这样的授时方案是否可行,又会有哪些问题呢?采用何种可靠的授时方案来保证LTE系统的稳定运行将是亟待解决的问题。     

TD-LTE宽带集群技术在城市轨道交通中的应用

通过分析城市轨道交通无线通信系统的现状和目前方案存在的问题,提出使用TD-LTE宽带集群技术承载轨道交通综合业务,并给出设计方案架构。通过与目前技术的对比,得出TD-LTE方案技术上的优势,并对车地无线网络多业务融合中关键的TD-LTE需求进行分析。从传输等级、传输时延和丢包率等指标入手,对TD-LTE技术应用于CBTC车地通信的可行性进行分析,得出结论：TD-LTE方案具备统一承载轨道交通综合业务的能力,应用在轨道交通行业具备较大可行性。     

Service availability analysis in communication‐based train control systems using wireless local area networks

Data communication technology is one of the key subsystems in communication‐based train control (CBTC), which is an automated train control system for railways that ensures safe operation of rail vehicles using data communications. In CBTC systems, less service availability could cause train derailment, collision or even catastrophic loss of lives or assets. Therefore, the availability of data communication should be carefully considered in designing CBTC systems. In this paper, we propose two wireless local area network (WLAN)‐based data communication systems with redundancy in CBTC systems. The availability is analyzed using continuous time Markov chain (CTMC) model. We also model the WLAN‐based data communication system behavior with deterministic and stochastic Petri net (DSPN). The DSPN solution is used to show the soundness of our proposed CTMC model. Numerical examples illustrate that the proposed systems with redundancy can significantly improve service availability in CBTC systems. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

PIS和CBTC共存WLAN干扰问题的研究

通过分析乘客信息系统(PIS)和列车自动控制系统(CBTC)的功能及无线局域网IEEE802.11a特点,以及通过无线局域网技术(WLAN)技术实现PIS与CBTC双向通信网络带宽需求,详细论证了PIS对CBTC系统的同频干扰、邻道干扰问题,并给出了在工程实现解决上述干扰问题的具体方案.     

基于5G移动通信网络的城市轨道交通PIS系统应用探究

5G移动通信网络采用新一代蜂窝移动技术,其数据传输速率高于第四代移动通信网络的十倍之多,将第五代移动通信网络应用于城市轨道交通PIS无线系统中,可改善目前基于无线局域网构建的PIS系统中通讯信号易干扰、故障多等弊端。本文从LTE-A技术、MIMO增强技术、MEC技术等5G移动通信关键技术为切入点,从城市轨道交通系统的核心层、接入层、应用层出发,构建全新的智慧轨道交通系统。     

基于人脸识别的智慧轨交安全支付系统

城市级地铁轨道交通刷脸支付是当下公共交通领域的重点研究方向。刷脸支付具备的非接触式生物信息识别特性给支付带来了极大便利,但也给用户的财产和个人隐私带来了极大的安全隐患。为了解决地铁轨交支付系统的安全问题,设计了针对“中国数谷”贵阳市的智慧轨交安全支付系统,提出了可能存在的安全风险,并就可能存在的风险提出了详细的系统安全保护措施,论述了系统的可用性与可靠性。最后,提出了针对地铁刷脸支付的泛轨交支付场景,对其未来发展进行了展望。     

轨道交通中CBTC列控系统安全风险研究

CBTC面临的安全风险主要来自于物理风险和无线通信风险二方面。针对这些安全风险，文章分析了目前CBTC系统采取的安全措施，同时提出了进一步解决以上风险的的措施建议。     

基于通信的列车控制在轨道交通中的应用

随着城市轨道交通的发展,基于通信的列车控制（Communications Based Train Control,CBTC）越来越多地被地铁业主采用。在介绍CBTC定义的基础上,深入分析了它的主要特点：移动闭塞和车一地连续通信。并结合南京地铁二号线给出了具体应用。     

Performance improvements of communication-based train control (CBTC) systems with unreliable wireless networks

Communication-based train control (CBTC) uses wireless networks, such as wireless local area networks (WLANs), to transmit trains status and control commands. CBTC systems have stringent requirements for train-ground communications, as the train control system depends on the accurate, timely and reliable data over the communication links. However, since WLANs are not originally designed for high mobility environment, random packet delay and losses are inevitable in WLAN-based CBTC systems, which could result in unnecessary traction, brake or even emergency brake of trains, losses of line capacity and passenger satisfaction. In this paper, we study the impacts of random packet delay on the performance of CBTC systems, and propose a novel scheme to improve the CBTC performance by mitigating the impacts of random packet delay. Unlike the existing works that only consider a single train, we consider a group of trains in CBTC systems to improve the CBTC performance. Extensive field test and simulation results are presented. We show that the current adopted control scheme in CBTC systems needs to keep stability and performance under transmission delays through increasing the distance between trains in steady state which means cost of line capacity. By contrast, our proposed scheme can significantly improve the CBTC performance.