网络安全与防火墙技术探讨

    一、高铁发展中铁路信号系统简介及应用
　　近几年，伴随着中国高速铁路建设规模的迅速扩大，高铁运行的安全越来越受到人们的关注。2004年，铁道部正式审查通过了《CTCS技术规范总则》和《CTCS2级技术条件》，开始实施所谓中国列车运行控制系统CTCS（Chinese Train Control System），它是为了保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。基本功能是在不干扰机车乘务员正常驾驶的前提下有效地保证列车运行安全。
　　CTCS是为了提高运输效率、保证运输安全而诞生和发展的，它的第一使命是保证行车安全，没有铁路信号，就没有铁路运输的安全。由铁路信号构成的信息与控制系统、铁路固定设备（线路、桥、隧）和移动设备（机车、车辆）是铁路运输系统三个不可分割的技术基础，在铁路运输中占有非常重要的地位。随着列车运行速度不断提高，完全靠人瞭望、人工驾驶列车已不能保证行车安全。因此，当列车速度大于160km/h时，必须装备列车运行控制系统（简称列控系统），以实现对列车间隔和速度的自动控制，提高运输效率，保证行车安全。列控系统涉及到很多关键技术，包括车—地之间大容量、实时、可靠的信息传输，以及列车定位，列车精确安全控制等。应该说，以现代列车运行的控制技术为核心的信号系统，可以称为现代铁路信号系统。现在已分级广泛运用在我国不同速度等级的铁路线上。
　　二、CTCS的发展
　　随着我国高铁规模的扩大和速度的大幅度提升，对信号技术的发展既提出了新的挑战，也提供了难得的发展机遇。再加之国内技术人员多年的实践摸索、经验积累， 欧盟的GSM-R/ETCS已进入实际运作阶段，给我们提供了良好的技术借鉴。因此需要对中国列车控制技术发展进行规划。列车速度的不断提高， 靠地面信号行车已不能保证行车安全， 必须靠车载信号设备对列车实施运行控制，列车自动防护 ATP（ Automatic Train Protection） 已成为行车安全不可缺少的重要技术装备，CTCS是由地面信号设备和车载设备共同组成的闭环高安全系统，是地面联锁向车载设备的延伸，在此基础上实现了以车载设备为主的行车方式。各国铁路在实施CTCS过程中，都是以故障安全作为最重要的技术条件，将地面和车载设备按一个系统统一设计，同步进行技术更新或强化改造的，这样才能保证整个系统的高安全、高可靠性。
　　三、CTCS功能及组成
　　目前列控系统主要包括线路空闲/占用及列车完整性检测、列车移动授权计算、指示列车安全运行速度、监控列车安全运行四个功能。我们国家借鉴欧洲的列控系统（ETCS）建设经验，结合我国铁路运输特点和既有信号设备制式，考虑未来发展，遵循全路统一规划的原则，制定了我国列控系统CTCS技术标准，分为CTCS-0、1、2、3、4五个等级。目前以三级为主，国内厂商大都采取和国外厂商合作的方式共同开发CTCS-3列控系统，尤其是关键设备。
　　（一） CTCS描述
　　1.安全防护：在任何情况下防止列车无行车许可运行。防止列车超速运行，包括防止列车超过进路允许速度运行；防止列车超过线路结构规定的速度运行；防止列车超过机车车辆构造速度运行；防止列车超过临时限速及紧急限速运行；防止列车超过铁路有关运行设备的限速运行。可以防止列车溜逸。测速环节应保证：一定范围内的车轮滑行和空转不影响ATP的功能，并具有轮径修正能力。
　　2.人机界面：能够以字符、数字及图形等方式显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离。能够实时给出列车超速、制动、允许缓解等表示以及设备故障状态的报警。机车乘务员输人装置应配置必要的开关、按钮和有关数据输入装置。具有标准的列车数据输入界面，可根据运营和安全控制要求对输人数据进行有效性检查。
　　3.检测功能：该系统具有开机自检和动态检查功能；具有关键数据和关键动作的记录功能及监测接口。列控系统按满足时速350km、列车最小追踪间隔3min设计；采用基于GSM—R无线传输方式的CTCS3级。
　　4.可靠性和安全性：按照信号故障导向安全原则进行系统设计；系统采用冗余结构；基本满足电磁兼容性相关标准。轨道电路与点式应答器构成的CTCS2级组成冗余配置的列控系统。CTCS2级系统与既有时速200km提速线列控系统兼容，其中的轨道电路、点式应答器等在CTCS3级中作为列车占用检查和列车定位对标的平台。
　　（二） CTCS应用等级
　　CTCS根据功能要求和设备配置划分应用等级分，分为0—4级（如表1）。CTCS应用等级0（以下简称L0）：由通用机车信号+列车运行监控装置组成，为既有系统。CTCS应用等级1（以下简称L1）：由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，点式信息作为连续信息的补充，可实现点连式超速防护功能。CTCS应用等级2（以下简称L2）：是基于轨道传输信息并采用车—地一体化系统设计的列车运行控制系统。可实现行车指挥—联锁—列控一体化、区间—车站一体化、通信—信号一体化和机电一体化。 CTCS应用等级3（以下简称L3）：是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统。点式设备主要传送定位信息。CTCS应用等级4（以下简称L4）：是完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。地面可取消轨道电路，由TCC（地面列控中心）和车载验证系统共同完成列车定位和完整性检查，实现虚拟闭塞或移动闭塞。同条线路上可以实现多种应用级别，L2、L3和L4可向下兼容。

    （三） CTCS功能介绍
　　主要包含地面子系统和车载子系统两个方面。地面系统主要包括了应答器、轨道电路、无线通信网络（GSM-R）、列车控制中心（TCC）/无线闭塞中心（RBC），车载设备、无线系统车载模块。调度所的一些指令可以通过车站分机下达给车站连锁系统和列控中心，列控中心可以完成一些相应的功能，并把它发送到应答器和轨道电路上。再通过应答器和轨道电路向列车发送一些信息，然后列车根据它所收到的地面信息来自行控车。这就是CTCS-2级系统。它的主要特点就是基于轨道电路和应答器传输列车行车许可信息，并采用目标距离连续速度控制模式监控列车安全运行的列控系统。
　　另外，我国还有CTCS-3级系统，该系统运用在时速300km/h以上的高速铁路上。CTCS-3和CTCS-2这两个系统的区别就在于，前者在地面设备上增加了无线闭塞中心RBC和GSM-R无线通信网络；车载设备上增加了GSM-R无线通信单元及天线；车载设备根据RBC的行车许可，生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。CTCS-3车载设备的主要功能是采集列车速度传感器数据，接收应答器报文、地面轨道电路信息、地面RBC无线通信报文（移动授权等）、列车接口状态，根据列车的固有特性，采取特定算法来防止列车超速，控制列车追踪间隔，以保证列车行车安全。车载系统故障容易导致灾难性后果，环境大面积破坏或危及人民生命安全，所以华为列控车载设备设计为“故障-安全”系统：当系统故障时，实现自动导向安全状态，保护生命，并将破坏和损失降到最低；在此前提下，提高设备和系统的可用性。其核心安全计算机采用多套设备同时运行，一套设备的故障不影响列车正常运行。另外，安全性与可用性由元器件的高可靠性、容错、冗余、反馈检测等结构实现。 (责任编辑：论文发表网)转贴于八度论文发表网: http://www.8dulw.com(论文网__代写代发论文_论文发表_毕业论文_免费论文范文网_论文格式_广东论文网_广州论文网)