案例研究-分析和故障排除ERTMS系统性能和路边网络安全
世界各地的铁路组织都在努力工作，通过解决三个基本问题来改善列车性能:提供更大的运力，提高服务可靠性，降低信号系统更新成本。
传统和模拟信号设备和操作程序正在被更现代化的数字系统所取代。这些系统通常包括基于全欧洲铁路控制和指挥系统标准的系统-欧洲铁路交通管理系统(ERTMS)，该系统包括:
- GSM-R(铁路通信)
- 欧洲列车控制系统(ETCS信号)
- 欧洲列车管理层(有效载荷管理)
在意大利，超过700公里的运营高铁线路已经使用了ETCS 2级，而欧洲各地的许多替换和升级项目已经宣布，并计划在未来十年实施。例如，在英国，超过一半的模拟信号系统需要在未来10到15年内更换，这些模拟信号系统的旁边有“交通灯”控制火车。
尽管数字铁路计划带来了许多优势，包括开篇所列的优势，但它也可能带来自己的挑战。本文通过案例研究来研究其中的两个挑战。
案例研究1 -在高度复杂的环境(如ERTMS)中测量和监控运营绩效
数字铁路依赖于几个高度复杂的系统，它们相互之间、列车和运营控制中心之间都保持着持续的通信。关键部件包括铁路电信网络(如GSM-R)、信号和联锁系统。
我们很多人可能都曾因“信号故障”而中断过火车旅行。使用数字轨道，如果一个或多个系统出现故障，就可能发生“信号故障”。例如，如果列车没有可靠稳定的通信连接，或者列车没有收到继续前进的明确信息，它就有义务停下来，以满足安全要求。这可能会导致铁路服务延误，导致乘客不满，增加运营成本，还可能招致与业绩相关的罚款。
以下是一些可能发生在关键子系统中的错误:
- GSM-R覆盖范围:切换、干扰、传输错误、拥塞、认证失败、设备故障
- ETCS信号:MSC-RBC通信错误，RBC- evc协议栈问题，RBC固件中的软件错误，RBC-RBC互操作性问题
- 联锁:读错，不对中，开关(点)问题，轨道占用问题
- 欧洲重要计算机故障，识别错误
至关重要的是，系统必须全天候协同工作，并遵守严格的ERTMS可操作性要求。任何关键事件的调查都可能是一个复杂的挑战，因为这些非常不同的技术通常由铁路组织的不同部门管理。
由于潜在问题的范围如此之广，对信号和电信工程师来说，找到问题的根本原因可能既耗时又令人沮丧。对于列车运营商或基础设施提供商来说，在非计划维护和罚款支付方面也可能是昂贵的。此外，由于GSM-R网络的使用比典型的移动电话网络少得多，很难依靠统计数据来衡量服务质量。
复杂的铁路环境要求列车与信号系统和联锁系统之间实时发送大量数据包。理想情况下，应该收集并呈现这些数据，以便提供每次列车运行的完整画面。当GSM-R、信号和联锁系统的所有数据都被收集、同步并显示在一个单一的、通用的分析平台上时，就可以在不丢失细节的情况下，提供一个明显简化的列车运行和ERTMS诊断视图。这使得测试、监视和故障排除活动环境变得更加容易。
案例研究2 -网络攻击的安全监控
铁路部门的基础设施预计将持续几十年，这也是该部门在采用数字技术方面相对缓慢的原因之一。GSM-R是90年代的设计，ETCS技术也同样古老，这意味着网络安全没有被纳入最初的系统设计。
事实上，GSM-R加密的弱点已经被大量记录。这就是为什么网络安全正迅速成为铁路运营人员的一个关键话题。
网络容易受到网络攻击的方式有很多，下面列举了六个例子:
- 是否从未经授权的防弹少年团开始呼叫rbc(无线电屏蔽中心)?
- 未经授权的SIM卡是否尝试连接ETCS ?
- 列车是否识别未知/在意外地点的balises ?
- ETCS水平和模式是否在意想不到的位置发生变化?
- 在一段时间内呼叫RBC的次数是否很高?
- 同一SIM卡是否同时进行呼叫?
如果这些例子中的任何一个问题的答案是“是”或“我不知道”，那么就有必要发出警报，并/或报告此类情况和事件，检查可能的入侵、攻击或其他漏洞。
例如，这可以使用网络嗅探器来完成，它可以对已经被监控的网络数据进行检查。网络嗅探器可以帮助网络工程师实时检测安全和中断问题。它们还可以用于跟踪监视流量中的可疑消息和会话，并发送警报。
下一个什么?
如果你有发现这些案例研究有用的例子,更多的技术细节可在一份白皮书,其中还包括两个额外的案例研究:a)。“的影响数据仓库对于故障诊断”和b)“预算限制和kpi不应依赖于对失败的解决方法”。
欲索取完整的白皮书:“使用案例研究分析和排除ERTMS系统性能和网络安全问题”，请联系(电子邮件保护)．
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