赵红礼-城市轨道交通列控系统信息安全隐患与防护
轨道交通信号控制系统的安全性与可靠性分析研究
轨道交通信号控制系统的安全性与可靠性分析研究轨道交通系统已经成为现代城市交通的主要形式之一，它具有不可替代的优势，比如速度快、环保、节省空间等。
然而，轨道交通作为一种安全等级极高的交通方式，必须要有高效的信号控制系统来确保运行的安全性和可靠性。
本文将对轨道交通信号控制系统的安全性和可靠性进行分析研究。
一、轨道交通信号控制系统的概述轨道交通信号控制系统是一种基于计算机和通信设备、控制设备、传感器等技术的系统，目的是确保轨道交通系统的安全性、可靠性和效率。
该系统的主要任务是控制轨道交通车辆的速度、行驶方向、停站位置等，从而保证列车在车站之间能够高效、安全地运行。
现代的轨道交通信号控制系统通常是由三个层次组成的：车辆层面、线路层面和系统层面。
其中，车辆层面是特别定制的设备和软件，用于监控车辆的位置、行驶速度等参数，并将这些数据传送给系统层面。
线路层面主要是与列车运行方向、车站、道岔等相关的控制装置。
而系统层面则是管理整个轨道交通系统的中央计算机、传感器、通信设备等。
为了保证轨道交通系统的安全运营，信号控制系统必须能够确保以下几个方面的安全性。
1. 跟踪每列车的位置和运行状态轨道交通信号控制系统需要对每一列车的位置、速度、方向等信息进行跟踪，这对保证列车运行的安全至关重要。
比如，在一个地铁系统中，如果信号控制系统不能准确地跟踪列车的位置，那么就可能会导致列车在高速行驶时突然停车，引发事故。
2. 确保列车之间的安全间距信号控制系统需要保证列车与列车之间的安全间距。
这需要系统能够准确地计算列车之间的距离、速度和加速度等参数，并给出相应的指令，使得列车之间的距离保持在一个安全范围内。
如果这方面的工作出现了问题，那么很可能会导致列车之间的撞击或其他交通事故。
3. 处理轨道交通系统中的异常情况信号控制系统需要具备足够的智能，能够在出现异常情况时快速作出反应。
比如，当某个列车出现故障，或者某种交通规则被违反时，系统需要及时发出警报并做出相应的处理。
城市轨道交通无线通信系统抗干扰技术
城市轨道交通无线通信系统抗干扰技术摘要：当前，社会大众出行的交通工具呈现出了多元化发展趋势。
其中，科学先进的通信技术在城市地铁运营活动中发挥着巨大的效能，且对于行车安全具有重要的促进作用。
鉴于此，本文对城市轨道交通无线通信抗干扰技术进行深入、并结合实际情况提出合理的优化建议，以期望通过此次研究推动我国的城市交通事业获得更为长久的发展。
关键词：轨道交通；无线通信；抗干扰；优化建议中图分类号：U239文献标识码：A引言城市发展也带来了巨大的交通压力，轨道交通能够有效缓解这一问题。
在轨道交通中积极应用无线通信技术，对于提升轨道交通的安全性能，稳定性，以及可靠性等诸多方面具有重要价值。
稳定可靠的通信技术可提升城市轨道交通运营安全性，且可提高城市轨道交通领域自动化程度，确保列车工作效率。
1无线通信系统的干扰源1.1复杂的信道环境无线信道与物理环境有着紧密联系。
列车运行的场景复杂多样，如隧道、高架、城市、郊区、山丘等多种地形环境，这些特殊通信场景往往会导致信号的深度衰落。
同时，障碍物，如过往的列车、布设在轨旁的隔音板、挡风板等也会引起信号的反射、衍射和散射，带来额外的路径损耗。
1.2高速的移动高速移动是轨道交通无线通信的另一个典型特征。
特别在高铁中，列车移动速度超过300km/h,甚至达到500km/h，无线信道呈现快速时变非平稳特性。
另外，列车高速移动也会产生较大的多普勒频移。
例如，当列车速度达450km/h，载波频率为2.6GHz时，最大多普勒频移可达1083Hz，很大程度上超出了当前无线通信系统可以处理的范围。
同时列车频繁移动在不同的物理环境，则会导致多径结构的快速变化，从而增加信道估计和多普勒频移估计的难度。
另外，列车的高速移动需要频繁的越区切换，造成掉话，严重的甚至会导致列控信息传输的中断。
1.3严重的干扰我国铁路移动通信系统GSM-R上行和下行分别使用885~889MHz和930~934MHz频段，该频段也是中国移动运营公众移动通信系统运营服务频段，二者按地域共用，可能存在严重的同频干扰。
铁路信号控制系统安全性分析
铁路信号控制系统安全性分析铁路信号控制系统是确保铁路交通运行安全的关键设施。
随着科技的不断进步，铁路信号控制系统的功能日益增强，积极地维护着铁路交通的稳定运行。
然而，这样的系统存在一定的风险和脆弱性，任何系统都有可能出现故障、漏洞等问题，一旦出现安全问题，将造成不可挽回的损失。
因此，对于铁路信号控制系统的安全性分析显得十分必要，本文将对铁路信号控制系统的安全性进行深入探讨。
一、安全威胁分析安全威胁是指可能对系统造成损坏或干扰的任何可能性，包括自然灾害、意外事故、人为破坏、软件漏洞等。
对铁路信号控制系统的安全威胁进行分析，可以帮助我们了解系统中的漏洞和风险，及时采取有效措施防范安全事故的发生。
1、自然灾害由于铁路信号控制系统常常被安装在露天的区域中，自然灾害对其的影响是不可忽略的。
例如，大风、雷电和暴雨等极端天气可能导致铁路信号控制系统停止工作，从而造成铁路交通的瘫痪。
因此，铁路信号控制系统在设计时需要考虑到自然灾害的因素，对其进行加固，增强其抗风、抗雷、防水等特性，从而减少其故障率。
2、人为因素除了自然灾害外，人为因素对铁路信号控制系统的影响也很大。
例如，恶意攻击和破坏、意外操作等都可能导致系统崩溃。
为了防止这种情况发生，铁路信号控制系统需要进行防护措施，例如建立完善的监控系统、针对可能出现的攻击行为和故障情况进行预警等。
3、软件漏洞软件漏洞是铁路信号控制系统最为普遍的安全风险之一。
其主要表现为系统中的代码存在漏洞、系统中的数据发生错误等。
为了解决这种风险，需要对铁路信号控制系统的软件进行严格的测试，尤其是针对高频运行的模块进行充分的检查。
二、安全措施分析在分析铁路信号控制系统的安全威胁后，我们需要根据分析结果采取相应的安全措施来防范事故的发生。
1、加强设施维护铁路信号控制系统是铁路交通运行的核心设施之一，因此需要加强其设施维护。
维护时应该注重设施的完整性和安全性，增强其抗风、防雨、防雷等特性，定期检查和维护，及时修复存在的问题。
轨道交通系统中的安全控制与故障诊断
轨道交通系统中的安全控制与故障诊断轨道交通系统是现代城市中不可或缺的交通方式之一。
为了保障乘客的安全和运行的稳定性，安全控制与故障诊断对于轨道交通系统来说至关重要。
本文将讨论轨道交通系统中的安全控制和故障诊断，并探讨当前的技术和方法。
一、轨道交通系统中的安全控制轨道交通系统中的安全控制旨在确保乘客和系统的安全。
安全控制可分为几个方面：1. 设备安全轨道交通系统的设备包括列车、信号系统、供电系统、轨道等。
设备的安全性是系统正常运行的基础。
为了确保设备的安全，首先需要对设备进行定期的维护和保养，以确保其正常运行。
其次，设备需要进行安全性能测试和检测，以保证其能够正常工作并满足相关的安全标准。
2. 运行安全轨道交通系统的运行安全包括列车的运行控制、信号系统的运行和通信的安全等方面。
列车的运行控制需要保证列车的速度、车间距离等参数的控制，以及对紧急情况的响应能力。
信号系统的运行需要确保信号的准确性和及时性，以防止列车之间的碰撞等事故。
通信的安全是指系统内部各个子系统之间的信息交流，确保信息的准确传递，以保证系统的正常运行。
3. 紧急事件与灾难管理安全轨道交通系统中可能会遇到突发的紧急事件和灾难，如地震、火灾、恐怖袭击等。
对于这些情况，系统需要有应急预案和管理措施来应对。
这包括紧急停车系统、疏散路线的设置、消防设备的配备等。
此外，要采取措施保护乘客的人身安全和财产安全，以最大限度地减少损失。
二、轨道交通系统中的故障诊断故障诊断是轨道交通系统维护过程中不可或缺的一环。
通过故障诊断，可以及时发现和解决系统中的故障，以保障系统的稳定性和运行效率。
1. 故障检测与识别轨道交通系统中的故障可能涉及到各个子系统，如列车控制系统、信号系统、供电系统等等。
为了准确地诊断故障，需要采用先进的检测技术和故障识别算法。
这些技术可以通过监测各个子系统的运行参数和性能指标来判断故障原因，并将其与之前的故障数据库进行比对，以加速故障的检测和诊断过程。
《城市轨道交通安全防范技术要求第1部分：通则》征求意见稿
20XX-0X-XX 发布
20XX-0X-XX 实施
北京市质量技术监督局 发布
DB11/ 646.1—20XX
目次
前言...................................................................................................................................................................... II 引言......................................................................................................................................................................V 1 范围...................................................................................................................................................................1 2 规范性引用文件...............................................................................................................................................1 3 术语和定义及缩略语.......................................................................................................................................1 4 总则...................................................................................................................................................................2 5 系统总体架构...................................................................................................................................................3 6 系统平台要求...................................................................................................................................................4 7 一般设计要求...................................................................................................................................................6 8 系统资源的编码与管理.................................................................................................................................13 9 数据格式.........................................................................................................................................................13 10 检验、验收...................................................................................................................................................17 11 系统管理与维护要求………………………………………………………………………………………17 附录 A（规范性附录）城市轨道交通安全防范系统信息资源和设备的编码与管理 .................................19 附录 B（规范性附录）安全防范信息通讯系统技术要求 .............................................................................25 附录 C（资料性附录）北京市轨道交通车站编码详表 .................................................................................27
轨道交通信息安全与防护策略研究
轨道交通信息安全与防护策略研究摘要：随着科技的不断发展和智能交通系统的普及应用，轨道交通信息安全问题日益受到关注。
本文从信息安全的角度出发，对轨道交通系统的安全现状和存在的问题进行了研究。
针对这些问题，本文提出了一些有效的防护策略，并对其可行性和实施性进行了评估。
1. 引言轨道交通作为城市交通的重要组成部分，对于城市发展和人民生活起着至关重要的作用。
然而，在信息技术的高速发展背景下，轨道交通系统也面临着日益严峻的安全威胁。
信息安全问题的出现会对轨道交通的运行和乘客的安全产生重大影响，因此，研究轨道交通信息安全与防护策略具有重要意义。
2. 轨道交通信息安全现状分析轨道交通系统中的信息安全问题主要包括网络安全和数据安全两个方面。
网络安全问题主要集中在合法用户访问与非法用户入侵之间的冲突，如黑客攻击、病毒传播等。
数据安全问题主要涉及个人信息保护、支付信息泄露等方面。
2.1 网络安全问题轨道交通网络的开放性和复杂性导致了网络安全问题的存在。
一方面，轨道交通系统需要提供公共信息服务，使得网络面临着广泛的用户访问需求；另一方面，轨道交通系统需要实现实时监控和指挥调度，使得网络内部涉及着大量的关键信息。
这些问题使得黑客攻击、网络入侵等成为轨道交通网络安全的主要威胁。
2.2 数据安全问题随着移动支付等技术的普及，轨道交通系统中涉及到的支付信息和个人身份信息也日益增加。
而这些数据的泄露或被滥用将直接威胁到轨道交通乘客的安全和利益。
此外，数据的准确性和完整性也是数据安全问题需要解决的关键。
3. 轨道交通信息安全的防护策略要保障轨道交通系统的信息安全，必须采取一系列的防护策略。
本文从网络安全和数据安全两个方面提出一些有效的策略。
3.1 网络安全防护策略为了应对网络安全问题，轨道交通系统需要建立一个全面的网络安全体系，包括安全监控、访问控制和安全漏洞修复等措施。
此外，对网络入侵行为进行实时监控和预警，及时发现并处理异常行为。
5G通信技术在城市轨道交通中的应用
5G通信技术在城市轨道交通中的应用摘要:本文分析了5G通信技术在城市轨道交通应用中的不足，并提出了5G 通信技术在轨道交通中的具体应用。
关键词:5G通信技术;城市轨道交通；运用轨道交通作为城市的动脉和流行的交通方式，是中国重要的基础设施和重要的基础产业，在经济社会发展，人民生活水平的提高和城市安全方面具有不可替代的作用。
随着对移动通信需求的不断增长，5G频谱利用率和能源效率将显着提高，从而在传输的靠性，安全性和覆盖范围以及城市轨道交通中实现更大的性能改善，成为实现城市轨道交通智能的重要支撑。
1 5G通信技术的特点与优势1.1 5G通信技术的特点1.1.1 拓展性5G通信信息技术可以有效地集成2G，3G和4G通信技术，并可以为人们提供更加多样化的体验和应用功能。
根据相关研究数据，5G通信技术的覆盖范围约为4G通信技术的10倍，其信号非常稳定，可以确保不同地区不同人群的通信更加便捷。
随着5G通信设备的不断创新和改革，5G通信频谱得到了极大的改善，因此，5G通信技术在未来的发展过程中，可以创造更高质量的通信环境，促进社会文明的发展与进步。
1.1.2 可靠性通信技术的能力可以满足新时代群众的需求。
它是评估通信技术水平的重要标准，同时也是评估5G通信技术能否真正为人民服务的重点。
5G通信技术可以为人们带来更好的体验，而延迟时间却更少。
1.2 5G通信技术的优势1.2.1 毫米波通常，毫米波是指移动通信中使用的高频带，这是非常重要的发展趋势。
它的优点在于其非常充足的可用带宽，还具有使用小型设备天线的便利性以及其他毫米波通信的优点。
1.2.2 小基站由于传统基站中心型服务在不同情况下无法满足用户的移动通信服务使用标准环境，不仅如此，还需要提高传统基站中心型服务的灵活性，并且它需要大量的成本投资。
使用5G技术的小型基站可以成功扩展网络访问模式，并改变当前的通信状况。
小型基站适合短距离直接通信，信道质量较高，数据传输速率高，通过通信终端的大规模分布，具有功能低，时延低的优点。
城市轨道安全管理和应急响应研究 开题报告
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规章制度
前言
p 轨道交通列车运行控制系统是信息技术与信号技术的交叉融合
• 关键设备采用冗余架构，冗余数据通道 • IP网络、无线网络、工控网络
计算机: • X86 • X64
• 信息系统与控制过程紧密耦合
嵌入式
• 实时关键、安全苛求 • 地域分布广阔 • 故障导向安全 • 列车高速运行 • COTS设备 • 相对封闭
无无线线接接入入网网隐隐患患
Ø 无线网络的开放性 Ø 无线设备配置的安全隐患 Ø 无线网加密机制隐患
城市轨道交通列控系统隐患分析
p 操作系统隐患
远程代码 执行
获取权限
Windows 系统
缓冲区溢 出
信息泄露
拒绝服务
远程代 码执行
获取权 限
Vxworks 系统
拒绝服 务
城市轨道交通列控系统隐患分析
p CBTC系统
数据通 • 骨干网 信网络 • 接入网
通信协 议
• 骨干网采用基于TCP/IP的通信 协议
• 无线接入网采用基于802.11的 WLAN或LTE技术
系统设 • 安全计算机、工控机、服务器、
备
网络交换机、网关等
操作系 • WindowsXP、Windows7、
统
Windows Server以及 VxWorks等操作系统
p 轨道交通测试床基本拓扑
ZC安全计算机
实 真实VOBC设备
物
真实驾驶台
设
备
KVM
工控机
驱采插箱
键盘鼠标显示器
2个 2个 2个 2个 13个 2个 3套
仿真设备
CI仿真器
ZC仿真器
LEU仿真器
IO仿真器
DSU仿真器
VOBC仿真器 网关计算机、应用 服务器仿真软件
轨旁仿真器 计划员工作站、调 度员工作站、派班
城市轨道交通列控系统隐患分析
p 列控系统隐患类型
网络安全隐患 操作系统隐患
通信协议隐患
• 网络设备隐患 • 网络边界隐患
• Windows系统隐患 • VxWorks系统隐患
• 物理层隐患 • 数据链路层隐患 • 网络层隐患 • 传输层隐患 • 应用层隐患
接入隐患
• 移动媒介接入隐患 • 网络接口接入隐患 • 无线网接入隐患 • 设备接入隐患
目录
① 前言 ② 城市轨道交通列控系统隐患分析 ③ 城市轨道交通列控系统隐患挖掘和验证 ④ 城市轨道交通列控系统防护建议
城市轨道交通列控系统隐患挖掘与验证
p 轨道交通测试床基本信息
区域控 制器ZC
6
车站
21
设备集 中站
8
某线 路
线路总长
23.7km
联锁CI
8
车辆基地
1
城市轨道交通列控系统隐患挖掘与验证
城市轨道交通列控系统信息 安全隐患白皮书
赵红礼 轨道交通运行控制系统国家工程研究中心
（北京交通大学）
目录
① 前言 ② 城市轨道交通列控系统隐患分析 ③ 城市轨道交通列控系统隐患挖掘和验证 ④ 城市轨道交通列控系统防护建议
目录
① 前言 ② 城市轨道交通列控系统隐患分析 ③ 城市轨道交通列控系统隐患挖掘和验证 ④ 城市轨道交通列控系统防护建议
前言
p 列车运行控制系统是轨道交通的“大脑和中枢神经”
• 利用各种先进的技术和设备，保证列车以最小安全间隔距离运行，以达
到最大的运输能力。 紧急情况和中断
失效和延迟 信息 列车优化 工作人员使用
车载控制系 统
车地
列车运行控制 通信
系统
系统
轨旁控制系 统
车站控制系统
信息发布系统 公共广播系统
语音通信 闭路电视
患
接入隐患
Ø USB协议隐患 Ø U盘运行隐患 Ø U盘固件设计隐患
以太网接口接入隐患
Ø 交换机、工控机等设 备中存在未使用且开 放的端口
设备接入隐患
Ø 访问控制隐患（未设置 密码或使用弱密码）
城市轨道交通列控系统隐患分析
p 数据隐患
静态数据
列控数据类型
数据隐患
• 数据库自身安全隐患 • 数据库外部安全隐患
城市轨道交通列控系统隐患分析
p 网络安全隐患
l 网络设备隐患
网 络 安 全 隐 患
l 网络边界隐患
交换机隐患
Ø CAM表隐患 Ø VLAN中继配置隐患 Ø 生成树协议隐患
信息安全设备隐患
Ø 防火墙包过滤机制隐患
网关隐患 网关隐患
Ø 跨网段入侵隐患
p 通信协议隐患
物理层
数据链路 层
网络层
传输层
应用层
• 主动攻击： 拥塞和干扰
• 被动攻击： 窃听和流量
分析
• 管理帧隐患 • 用户身份认
证隐患
• IP协议隐患 • ARP协议隐
患
• ICMP协议 隐患
• TCP协议隐 患
• UDP协议隐 患
• RSSP-I安 全协议隐
患
• RSSP-II安 全协议隐
计划 驾驶台仿真器
车体动力学模型
TMS仿真软件
WGB仿真软件
8个 7个 1个 1个 1个 1个
1套
1个
1套
1个 1个 1个 1个
城市轨道交通列控系统隐患挖掘与验证
p 隐患挖掘方法
信息收集
漏洞扫描
漏洞分析及利用
p 隐患挖掘工具
扫描工具
• Nmap • Nessus
抓包工具
• Wireshark • Omnipeek
查壳脱壳以及 反汇编工具
• PEID • OllyDbg • IDA
测试框架 Metasploit
本身附带数百个 已知软件漏洞的专业 级漏洞攻击工具,并且 支持用户自己扩展自 己的攻击脚本。
动态数据 运行数据
数据库自身安全隐患
管理方式不当 操作系统故障 软件故障
描述CBTC系统的运行环境（线路、轨旁 设备以及系统运行所需预先设置等）
子系统自身产生或从接口得到的外部子 系统的数据（移动授权MA…）
CBTC系统运行过程中，通过人工方式输 入的独立运行条件（临时限速…）
数据库外部安全威胁
获得系统控制权限的攻击者可能接 触到数据库 数据库访问控制隐患 （缺省密码或弱密码）
• ARM • PC104
操作系统 • Windows • VxWorks • Linux
通信技术 • WLAN • SDH • TCP/IP……
容错架构 • 二乘二取二 • 三取二 • 双机热备
前言
p 列控系统的信息安全是Security 和 Safety的融合。系统评估和 分析系统所面临的威胁和漏洞是列控系统信息安全防护的基础
。
控制
威胁
脆弱点
系 统
防护 演变
Security Safety
故障
危险源
事故
事故触发
前言
p 2018年1月发布城市轨道交通列控系统信息安全隐患白皮书
目录
① 前言 ② 城市轨道交通列控系统隐患分析 ③ 城市轨道交通列控系统隐患挖掘和验证 ④ 城市轨道交通列控系统防护建议
城市轨道交通列控系统隐患分析