列车控制系统车地通信安全分析方法、系统、设备及介质

本发明涉及车地通信领域，特别是涉及一种列车控制系统车地通信安全分析方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、随着计算机、通信和自动控制等技术的发展，中国的铁路交通事业已经取得了举世瞩目的成就。从引进欧洲的列控系统，到现在拥有完全自主产权和标准的列控系统。其中基于通信的列车控制cbtc(communication based train control)系统逐渐成熟并得到广泛应用，目前已成为城市轨道交通列车运行控制系统的主流。cbtc系统的三大主要技术分别是：1、高分辨率列车定位技术；2、连续大容量、双向车地通信技术；3、安全计算机保证行车安全。

2、在三大主要技术中的车地通信中，系统传输的可靠性和安全性是系统关注的核心，尤其是对利用自由空间波传输信息的基于无限的移动闭塞系统其可靠性和安全性的要求更高，因为在列车无线通信过程中可能受到各种干扰和恶意攻击。

3、在列控系统中为保证人员和设备的安全，系统的安全性的至关重要。传统的安全性分析方法主要包括故障树分析fta（fault tree analysis）、故障模式影响及危害性分析fmea（failure modes and effects analysis）危害与可操作性分析hazop（hazard &operability studies）等，这些方法缺乏系统的分析。在分析过程中只考虑了单个组件的故障，但事故是在多种因素交互下产生的。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种列车控制系统车地通信安全分析方法、系统、设备及介质，可实现系统全面对cbtc系统的车地通信进行安全分析。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种列车控制系统车地通信安全分析方法，包括：

4、设定列车控制系统的系统级危险；

5、根据所述列车控制系统中各组件的信息传递路线构建车地通信控制结构图；所述车地通信控制结构图用于反映各组件之间的信息流动；

6、根据所述车地通信控制结构图对造成所述系统级危险的控制行为进行分析，得到与危险对应的不安全控制行为；

7、根据所述与危险对应的不安全控制行为利用车地通信控制结构图中的信息流动确定致因场景。

8、可选地，所述系统级危险包括列车发生碰撞、列车发生出轨和列车意外紧急停车。

9、可选地，根据所述车地通信控制结构图对造成所述系统级危险的控制行为进行分析，得到与危险对应的不安全控制行为，具体包括：

10、对所述车地通信控制结构图中的每个控制行为进行类型对比，得到安全分析结果；

11、根据所述安全分析结果得到与危险对应的不安全控制行为并根据与危险对应的不安全控制行为设定不安全约束。

12、本发明还提供一种列车控制系统车地通信安全分析系统，包括：

13、设置模块，用于设定列车控制系统的系统级危险；

14、构建模块，用于根据所述列车控制系统中各组件的信息传递路线构建车地通信控制结构图；所述车地通信控制结构图用于反映各组件之间的信息流动；

15、分析模块，用于根据所述车地通信控制结构图对造成所述系统级危险的控制行为进行分析，得到与危险对应的不安全控制行为；

16、致因场景确定模块，用于根据所述与危险对应的不安全控制行为利用车地通信控制结构图中的信息流动确定致因场景。

17、可选地，所述系统级危险包括列车发生碰撞、列车发生出轨和列车意外紧急停车。

18、可选地，分析模块具体包括：

19、对比单元，用于对所述车地通信控制结构图中的每个控制行为进行类型对比，得到安全分析结果；

20、与危险对应的不安全控制行为确定单元，用于根据所述安全分析结果得到与危险对应的不安全控制行为并根据与危险对应的不安全控制行为设定不安全约束。

21、本发明还提供一种电子设备，包括：

22、一个或多个处理器；

23、存储装置，其上存储有一个或多个程序；

24、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如所述的方法。

25、本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如所述的方法。

26、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

27、本发明设定列车控制系统的系统级危险；根据所述列车控制系统中各组件的信息传递路线构建车地通信控制结构图；所述车地通信控制结构图用于反映各组件之间的信息流动；根据所述车地通信控制结构图对造成所述系统级危险的控制行为进行分析，得到与危险对应的不安全控制行为；根据所述与危险对应的不安全控制行为利用车地通信控制结构图中的信息流动确定致因场景。本发明使用stpa安全分析技术，相较于传统的安全分析方法，有利于系统全面的对cbtc系统的车地通信进行安全分析。

技术特征：

1.一种列车控制系统车地通信安全分析方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的列车控制系统车地通信安全分析方法，其特征在于，所述系统级危险包括列车发生碰撞、列车发生出轨和列车意外紧急停车。

3.根据权利要求1所述的列车控制系统车地通信安全分析方法，其特征在于，根据所述车地通信控制结构图对造成所述系统级危险的控制行为进行分析，得到与危险对应的不安全控制行为，具体包括：

4.一种列车控制系统车地通信安全分析系统，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的列车控制系统车地通信安全分析系统，其特征在于，所述系统级危险包括列车发生碰撞、列车发生出轨和列车意外紧急停车。

6.根据权利要求4所述的列车控制系统车地通信安全分析系统，其特征在于，分析模块具体包括：

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

8.一种计算机存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3中任意一项所述的方法。

技术总结
本发明公开一种列车控制系统车地通信安全分析方法、系统、设备及介质，涉及车地通信领域，包括设定列车控制系统的系统级危险；根据所述列车控制系统中各组件的信息传递路线构建车地通信控制结构图；所述车地通信控制结构图用于反映各组件之间的信息流动；根据所述车地通信控制结构图对造成所述系统级危险的控制行为进行分析，得到与危险对应的不安全控制行为；根据所述与危险对应的不安全控制行为利用车地通信控制结构图中的信息流动确定致因场景。本发明实现系统全面对CBTC系统的车地通信进行安全分析。

技术研发人员：陈祖希,祁世威,梅萌,周长利,全韩彧,徐中伟
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15