Устройство безопасного обмена ответственной информацией по каналу связи локомотивными и стационарными устройствами безопасности на железнодорожном транспорте

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики. Устройство содержит стационарное устройство, канал которого состоит из центрального процессора, блоков: ввода/вывода, памяти, ввода информации, принятия решения, анализа, отображения, и бортовое устройство, канал которого состоит из микроконтроллера, блоков: памяти, гальванической развязки, разъема, CAN шины и локомотивного устройства безопасности. Причем стационарное устройство включает модуль криптографической защиты и выполнено двухканальным, в каждый канал введены блок шифрации, блок связи, криптографический шлюз, а также блок ввода информации. Бортовое устройство включает модуль криптографической защиты и выполнено двухканальным, в каждый канал введены блок дешифрации, трансивер, система автоведения, блок памяти, выполненный в виде двух независимых модулей, блок межканальной гальванической развязки, один из микроконтроллеров бортового устройства и один из центральных процессоров стационарного устройства соединены каналом связи через соответствующие модули радиоканала. Достигается повышение надежности и защиты радиосвязи. 1 ил.

 

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, может быть использовано на электровозах, эксплуатируемых в пассажирском, скоростном, высокоскоростном и грузовом движении поездов, в том числе применяемых и для высокоскоростного движения, а также в составе многоуровневых систем интервального регулирования.

Известна система для управления движением поездов, содержащая центральный пункт управления, на котором размещена ЭВМ АРМ оператора управления движением поезда, к портам которой подключены блок аппаратуры поста ЭЦ, блок устройств телеуправления и телесигнализации и стационарное устройство с локомотивами, на каждом пункте порты блока устройств телеуправления и телесигнализации соединены с каналами связи, а стационарное устройство радиосвязи с локомотивами посредством радиоканала соединено с бортовыми приемо-передающими устройствами, установленными на локомотивах, причем на каждом локомотиве к портам бортовой ЭВМ подключены бортовое приемо-передающее устройство, дисплей, блок управления движением поезда и приемник спутниковой навигационной системы (Кравцов Ю.А. «Системы железнодорожной автоматики и телемеханики». М.: Транспорт, 1996, с. 293-294).

К недостаткам системы следует отнести ограничения по протяженности участка централизованного управления из-за значительных затрат при реализации линий связи до удаленных линейных пунктов, избыточный расход аппаратуры и потребляемой электроэнергии при малой интенсивности движения поездов через контролируемые пункты.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по своей технической сущности, выбранное в качестве прототипа является комплексное устройство безопасного обмена и контроля локомотивных и стационарных устройств безопасности на железнодорожном транспорте (RU 2577936 B61L 25/00, 20.03.2016) содержащее стационарное устройство, канал которого состоит из центрального процессора, соединенного портами с блоком ввода/вывода, блоком памяти, первый вход центрального процессора соединен с выходом блока ввода информации, а второй вход соединен с выходом блока принятия решения, вход которого соединен с выходом блока анализа, подключенного к первому выходу центрального процессора, второй выход которого соединен с входом блока отображения, и бортовое устройство, канал которого состоит из микроконтроллера, соединенного портами с блоком памяти и гальванической развязкой, и разъема, соединенного через CAN шину с локомотивным устройством безопасности, стационарное устройство выполнено двухканальным, в каждом канале подключены к центральному процессору блок шифрации и блок связи, при этом блок связи каждого канала соединен с криптографическим шлюзом, а также блок ввода информации первого канала соединен с первым входом центрального микропроцессора, бортовое устройство выполнено двухканальным, каждый канал содержит блок дешифрации и трансивер, который подключен к разъему, а через блок гальванической развязки соединен с микроконтроллером, к которому подключен блок дешифрации, блок памяти выполнен в виде двух независимых модулей, а микроконтроллеры каналов соединены между собой через блок межканальной гальванической развязки, с CAN шиной соединена система автоведения, один из микроконтроллеров бортового устройства и один из центральных процессоров стационарного устройства соединены между собой каналом связи через соответствующие модули радиоканала

Недостатками известного устройства являются отсутствие криптографической защиты информации, низкая пропускная способность, слабое обеспечение однозначности идентификации, целостности и достоверности передаваемой информации, что влияет на время получения ответственной информации, увеличивает время на обработку информации, снижает надежность управления и безопасность движения поездов

Техническим результатом предлагаемого технического решения является защита общей целостности передаваемой информации, повышение надежности радиосвязи за счет возможности контроля качества и достоверности передачи ответственных команд по радиоканалу, обеспечение однозначности идентификации отправителя и получателя информации

Технический результат достигается тем, что в устройстве безопасного обмена ответственной информацией по каналу связи локомотивными и стационарными устройствами безопасности на железнодорожном транспорте содержащем стационарное устройство, канал которого состоит из центрального процессора, соединенного портами с блоком ввода/вывода, блоком памяти, первый вход центрального процессора соединен с выходом блока ввода информации, а второй вход соединен с выходом блока принятия решения, вход которого соединен с выходом блока анализа, подключенного к первому выходу центрального процессора, второй выход которого соединен с входом блока отображения, и бортовое устройство, канал которого состоит из микроконтроллера, соединенного портами с блоком памяти и гальванической развязкой, и разъема, соединенного через CAN шину с локомотивным устройством безопасности стационарное устройство выполнено двухканальным, в каждом канале подключены к центральному процессору блок шифрации и блок связи, при этом блок связи каждого канала соединен с криптографическим шлюзом, бортовое устройство выполнено двухканальным, в каждом канале блок дешифрации и трансивер, который подключен к разъему, а через блок гальванической развязки соединен с микроконтроллером, к которому подключен блок дешифрации, блок памяти выполнен в виде двух независимых модулей, а микроконтроллеры каналов соединены между собой через блок межканальной гальванической развязки, с CAN шиной соединена система автоведения, один из микроконтроллеров бортового устройства и один из центральных процессоров стационарного устройства соединены между собой каналом связи через соответствующие модули радиоканала, согласно изобретению в стационарное устройство связи введен модуль криптографической защиты, вход которого подключен к центральному процессору второго канала связи, а выход соединен с модулем радиоканала, в бортовое устройство связи введен модуль криптографической защиты, вход которого подключен к модулю радиоканала, а выход соединен с микроконтроллером первого канала, при этом программное обеспечение модулей криптографической защиты выполнены с возможностью ими контроля передачи информации с идентификацией передатчика и приемника и контролем целостности передаваемой и принимаемой информации.

На чертеже представлена схема устройства безопасного обмена ответственной информацией по каналу связи локомотивными и стационарными устройствами безопасности на железнодорожном транспорте, содержащее стационарное устройство 2, канал которого состоит из центрального процессора 25, соединенного портами с блоком ввода/вывода 29, блоком памяти 28, первый вход центрального процессора 25 соединен с выходом блока ввода информации 24, а второй вход соединен с выходом блока принятия решения 26, вход которого соединен с выходом блока анализа 27, подключенного к первому выходу центрального процессора 25, второй выход которого соединен с входом блока отображения 23, и бортовое устройство 1, канал которого состоит из микроконтроллера 14, соединенного портами с блоком памяти 17 и гальванической развязкой 11, и разъема 7, соединенного через CAN шину 5 с локомотивным устройством безопасности 4, стационарное устройство 2 выполнено двухканальным, причем в каждом канале подключены к центральному процессору 25 (35) блок шифрации 22 (40), блок связи 30 (32), при этом блок связи каждого канала соединен с криптографическим шлюзом 31, а также блок ввода информации 24 (33) соединен с первым входом центрального микропроцессора 25 (35), центральный процессор второго канала (35) соединен с входом модуля криптографической защиты 42, выход которого соединен с модулем радиоканала 34, бортовое устройство 1 выполнено двухканальным, причем каждый канал содержит блок дешифрации 21 (20) и трансивер 9 (8), который подключен к разъему 7 (6), а через блок гальванической развязки 11 (10) соединен с микроконтроллером 14 (15), к которому подключен блок дешифрации 21 (20), блок памяти 19 (16) который выполнен в виде двух независимых модулей, а микроконтроллеры 14 (15) каналов соединены между собой через блок межканальной гальванической развязки 18, с CAN шиной 5 соединена система автоведения 3,микроконтроллер 14 соединен с выходом модуля криптографической защиты 41 вход которого соединен с модулем радиоканала 13, один из микроконтроллеров 14 бортового устройства 1 и один из центральных процессоров 35 стационарного устройства 2 соединены между собой каналом связи через соответствующие модули радиоканала 34, 13.

Устройство безопасного обмена ответственной информацией по каналу связи локомотивными и стационарными устройствами безопасности на железнодорожном транспорте работает следующим образом

Ответственная информация поступает на вход устройства с сервера или вводится оператором через блок ввода информации 24 и далее поступает в центральный процессор 25 для обработки, с помощью блока шифрации 22 центральный процессор 25 шифрует полученные данные определенной в блоке памяти 28 кодовой последовательностью. Центральный процессор 25 передает зашифрованную информацию в блок анализа 27, где проверяется корректность шифрования и полнота информации. По завершении операции обработанная информация поступает в блок принятия решений 26, который определяет, действительно ли блок анализа 27 корректно выполнил проверку, а также пригоден ли зашифрованный пакет информации для дальнейшей передачи. Центральный процессор 25 передает зашифрованный пакет информации в блок связи 30, который передает полученную информацию в криптографический шлюз 31, где полученная информация проходит проверку на целостность, соответствие протоколу передачи, корректность сетевых параметров адресата. После прохождения проверки достоверности в криптографическом шлюзе 31, пакет информации поступает в блок связи 32, размещенный во втором канале стационарного устройства связи 2. В свою очередь блок связи 32 передает информационный пакет центральному процессору 35 для дальнейшей обработки. Центральный процессор 35 обрабатывает и передает полученный пакет информации в модуль шифрации 40, где происходит повторная шифрация информационного пакета кодовой последовательностью, расположенной в блоке памяти 36. Повторно зашифрованный пакет поступает в блок анализа 39 на предмет проверки корректности шифрования и полноты информации. Проверив информационный пакет, блок анализа 39 передает зашифрованную информацию в блок принятия решений 37, который контролирует, действительно ли блок анализа 39 корректно выполнил проверку, а также пригоден ли зашифрованный пакет данных для дальнейшей передачи. Центральный процессор 35, получив информационный пакет данных от блока принятия решений 37, передает его в модуль криптографической защиты 42 обеспечивающий контроль качества переданной информации, защиту, достоверность, однозначность и целостность передаваемых данных, выход которого соединен с модулем радиоканала 34, данный модуль осуществляет взаимодействие с модулем радиоканала 13 бортового устройства связи 1, который, обработав пакет данных, передает его в модуль криптографической защиты 41, который обрабатывает пакет данных с подтверждением однозначности идентификации передатчика (отправителя) и приемника (получателя) информации, обеспечения криптографии (шифрования) и общей целостности передаваемой информации, передает его в микроконтроллер 14 и сохраняет зашифрованный пакет в независимых блоках памяти 17, 19, после чего транслирует данный пакет другому микроконтроллеру 15 через гальваническую развязку 18. Получив данные, микроконтроллер 15 сохраняет их в независимых блоках памяти 12, 16. Получив информацию, микроконтроллеры 14, 15 начинают дешифрацию зашифрованных пакетов. Блок дешифрации 21 первого канала бортового устройства связи 1 содержит ключ блока шифрации 22 стационарного устройства связи 2, а блок дешифрации 20 второго канала бортового устройства связи 1 содержит ключ блока шифрации 40 второго канала стационарного устройства связи 2.

При успешном декодировании информации блоки дешифрации 20, 21 уведомляют микроконтроллеры 14, 15, после чего независимо каждый из микроконтроллеров уведомляет локомотивные системы 3, 4 о наличии новых данных. При ответном запросе от локомотивных систем каждый канал устройства независимо начинает передачу полученной информации через гальванические развязки 10, 11, трансиверы 8, 9, разъемы 6, 7 и CAN шину 5 в локомотивные устройства безопасности. Корректность информации проверяется локомотивными системами на внутренних блоках безопасного сравнения. При необходимости системы безопасности могут запрашивать информацию из бортового устройства связи 1. Микроконтроллеры 15, 14 бортового устройства связи 1, используя свои блоки памяти 12, 16, и 17, 19, фиксируют корректность передачи и диагностическую информацию, уведомляя локомотивные системы безопасности о количестве сбоев.

Таким образом, введение криптографической защиты в бортовое и стационарное устройства связи, независимое шифрование и дешифрация информации устройствами связи и сохранение ее в независимых блоках памяти бортового устройства связи, обмен пакетом данных ответственной информации с внешними устройствами путем передачи информации бортовым устройством связи в CAN шину локомотивных устройств, позволило повысить достоверность и целостность передачи ответственных команд по радиоканалу, а также позволило повысить надежность безопасной передачи ответственной информации бортовым устройством связи в локомотивные устройства для последующей обработки.

Устройство безопасного обмена ответственной информацией по каналу связи локомотивными и стационарными устройствами безопасности на железнодорожном транспорте, содержащее стационарное устройство, канал которого состоит из центрального процессора, соединенного портами с блоком ввода/вывода, блоком памяти, первый вход центрального процессора соединен с выходом блока ввода информации, а второй вход соединен с выходом блока принятия решения, вход которого соединен с выходом блока анализа, подключенного к первому выходу центрального процессора, второй выход которого соединен с входом блока отображения, и бортовое устройство, канал которого состоит из микроконтроллера, соединенного портами с блоком памяти и гальванической развязкой, и разъема, соединенного через CAN шину с локомотивным устройством безопасности, стационарное устройство выполнено двухканальным, в каждом канале подключены к центральному процессору блок шифрации и блок связи, при этом блок связи каждого канала соединен с криптографическим шлюзом, бортовое устройство выполнено двухканальным, в каждом канале блок дешифрации и трансивер, который подключен к разъему, а через блок гальванической развязки соединен с микроконтроллером, к которому подключен блок дешифрации, блок памяти выполнен в виде двух независимых модулей, а микроконтроллеры каналов соединены между собой через блок межканальной гальванической развязки, с CAN шиной соединена система автоведения, один из микроконтроллеров бортового устройства и один из центральных процессоров стационарного устройства соединены между собой каналом связи через соответствующие модули радиоканала, отличающееся тем, что в стационарное устройство связи введен модуль криптографической защиты, вход которого подключен к центральному процессору второго канала связи, а выход соединен с модулем радиоканала, в бортовое устройство связи введен модуль криптографической защиты, вход которого подключен к модулю радиоканала, а выход соединен с микроконтроллером первого канала, при этом программное обеспечение модулей криптографической защиты выполнено с возможностью контроля ими передачи информации с идентификацией передатчика и приемника и контролем целостности передаваемой и принимаемой информации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики для контроля перегонных рельсовых цепей. Централизованная система контроля рельсовых цепей тональной частоты для высокоскоростного движения включает посты электрической централизации, напольные устройства сопряжения, кабельную сеть, проходные светофоры.

Защитное устройство (1) для устройств (2), соединенных с рельсами и/или шпалами, в частности точечных путевых датчиков, содержит крышку (3), ограничивающую полость (4) для приема соединенного со шпалами или рельсами устройства (2), и по меньшей мере два соединенных с крышкой (3) крепежных элемента (6, 7) для крепления защитного устройства к рельсу (8) и/или шпале (9).

Защитное устройство (1) для устройств (2), соединенных с рельсами и/или шпалами, в частности точечных путевых датчиков, содержит крышку (3), ограничивающую полость (4) для приема соединенного со шпалами или рельсами устройства (2), и по меньшей мере два соединенных с крышкой (3) крепежных элемента (6, 7) для крепления защитного устройства к рельсу (8) и/или шпале (9).

Изобретение относится к системам автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте для интервального регулирования движения поездов. Система включает размещенное на посту электрической централизации каждой станции устройство микропроцессорной электрической централизации и автоблокировки с программно-аппаратным модулем управления, рельсовые цепи сигнального тока низкочастотного диапазона на разделенных изолирующими стыками путевых участках маршрутов движения поездов по главным путям станций и главным путям, прилегающим к этим станциям перегонов, сервер мобильной радиосвязи GSM-R, радио блок центр зонального управления движением поездов, блоки группового контроля плюсового положения стрелок, блоки контроля и управления рельсовыми цепями.

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте для интервального регулирования движения поездов на перегонах большой длины.

Изобретение относится к железнодорожным транспортным средствам. В способе обеспечения безопасности перемещения железнодорожного транспортного средства с датчиком скорости вращения колеса и датчиком ускорения, ось чувствительности которого параллельна пути, принимают выходное значение от одного или нескольких датчиков колеса; принимают выходное значение от одного из датчиков ускорения; определяют значение измеренного ускорения на основании выходного значения или выходных значений одного из датчиков ускорения.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Способ обеспечения безопасности перемещения железнодорожного транспортного средства на железнодорожном пути включает в себя получение транспортным средством информации о максимальном отрезке, разрешенном для прохождения транспортного средства, и определение кривой максимальной допустимой скорости в зависимости от времени на основании полученного максимального отрезка.

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте для управления движением поездов. Техническое решение включает в себя электронный пост централизации с подключенным радиомаяком и подключенным рельсовым электрическим частотным контуром, который выдает сообщения-индикаторы первого типа и сообщения-индикаторы второго типа, модуль управления, соединенный с электронным постом централизации, для модульных элементов с адресуемой памятью для числа свободных отрезков блок-участков и подключенного к нему радиомаяка в качестве модульного элемента, подключенный к электронному посту централизации формирователь сообщения-индикатора, который с учетом функциональной взаимосвязи между адресами памяти и кодовыми данными рельсового электрического частотного контура формирует сообщения-индикаторы третьего типа.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, для учета потерь электроэнергии электроподвижным составом при нагоне графикового времени.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. Система интервального регулирования движения поездов содержит центры радиоуправления движением поездов, в которых приемопередатчики соединены с блоками электрической централизации и автоблокировки соседних станций.

Изобретение относится к средствам отображения информации о поезде в вагоне поезда. Аппарат включает устройство отправки информации о поезде, разъемный контроллер и светопроницаемый электролюминесцентный дисплейный экран.

Изобретение относится к системам дистанционного мониторинга железнодорожного транспортного средства. Сущность: система включает связанные каналами внутренней и внешней связи стационарную и мобильную части.
Изобретение относится к железнодорожной автоматике для определения местонахождения поездов. В способе на поезд ставится гироскоп и он следует по заданному блок-участку, при этом в трех осях запоминаются координаты для каждой точки пути, эта информация запоминается вместе с расстоянием от начала блок-участка до данной точки пути.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике для контроля позиции поезда на пути. Система содержит центр управления движением поездов, волоконно-оптический кабель с герметичной заглушкой, проложенный вдоль пути, и бортовую часть, включающую бортовой приемник спутниковой навигационной системы, блок привязки географических координат к трассе железнодорожной линии, контроллер и локомотивную радиостанцию.

Техническое решение относится к устройствам контроля схода транспортного средства (ТС). ТС способно двигаться по пути, который содержит электрический контактный рельс для подачи электричества к ТС по земле, рельс включает в себя несколько электрических цепей, каждая электрическая цепь соединяется с электрическим переключающим элементом.

Изобретение относится к системам автоматики для управления устройствами электроснабжения технологических объектов. Технический результат заключается в повышении эффективности управления устройствами электроснабжения.
Изобретение относится к области идентификации для контроля перемещения и учета железнодорожных контейнеров и вагонов. В способе на каждый вагон наносят штриховой код, в котором закодирован уникальный ключ доступа к сведениям в информационной системе по конкретному вагону, включая инвентарный номер, при этом уникальный ключ доступа, подлежащий внесению в штриховой код, первоначально генерируют в информационной системе и заносят в базу данных информационной системы, а после этого с помощью сканера штриховых кодов и программного обеспечения для считывания штриховых кодов, взаимодействующего с информационной системой, к которой обеспечен авторизованный доступ, сканируют нанесенный на вагон штриховой код и одновременно осуществляют привязку уникального ключа доступа, закодированного в штриховом коде, к инвентарному номеру этого вагона и сведениям об этом вагоне, предварительно внесенным в информационную систему, что активирует штриховой код в информационной системе.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики для определения и контроля позиции поезда на пути. Система включает волоконно-оптический кабель с герметичной заглушкой, проложенный вдоль пути на заданном расстоянии, центр управления движением поездов, в котором установлены информационно-управляющий сервер, устройство электрической централизации, стационарный радиоприемопередатчик, сенсорное устройство слежения за движением поездов по перегону, блок формирования данных о местоположении головного и хвостового вагонов поезда, блок интеллектуальной цифровой обработки рефлектограмм и бортовую часть, включающую приемник спутниковой навигационной системы, блок привязки географических координат к трассе железнодорожной линии, бортовой контроллер и локомотивную радиостанцию.

Изобретение относится к путевым устройствам для управления подвижным составом. Предложен способ управления поездным и маневровым локомотивами.

Изобретение относится к системам автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте для интервального регулирования движения поездов. Система включает размещенное на посту электрической централизации каждой станции устройство микропроцессорной электрической централизации и автоблокировки с программно-аппаратным модулем управления, рельсовые цепи сигнального тока низкочастотного диапазона на разделенных изолирующими стыками путевых участках маршрутов движения поездов по главным путям станций и главным путям, прилегающим к этим станциям перегонов, сервер мобильной радиосвязи GSM-R, радио блок центр зонального управления движением поездов, блоки группового контроля плюсового положения стрелок, блоки контроля и управления рельсовыми цепями.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики. Устройство содержит стационарное устройство, канал которого состоит из центрального процессора, блоков: вводавывода, памяти, ввода информации, принятия решения, анализа, отображения, и бортовое устройство, канал которого состоит из микроконтроллера, блоков: памяти, гальванической развязки, разъема, CAN шины и локомотивного устройства безопасности. Причем стационарное устройство включает модуль криптографической защиты и выполнено двухканальным, в каждый канал введены блок шифрации, блок связи, криптографический шлюз, а также блок ввода информации. Бортовое устройство включает модуль криптографической защиты и выполнено двухканальным, в каждый канал введены блок дешифрации, трансивер, система автоведения, блок памяти, выполненный в виде двух независимых модулей, блок межканальной гальванической развязки, один из микроконтроллеров бортового устройства и один из центральных процессоров стационарного устройства соединены каналом связи через соответствующие модули радиоканала. Достигается повышение надежности и защиты радиосвязи. 1 ил.

Наверх