基于RSSP-I 安全协议的轨道电路系统

赵一鹏

摘   要：铁路通信信号传输的安全性可靠性是“列车安全运行”的重要保证条件，轨道电路为铁路信号的重要基础性设备。既有ZPW-2000A使用通信电缆的方式将占用空闲关键信息传输至室内，采用重力继电器GJ的方式与连锁完成通信。本文使用RSSP-I安全通信协议实现了轨道电路与联锁之间的通信，在保障轨道电路与信号联锁之间通信的安全可靠情况下，提高了通道传输质量、传输数据量和传输速度。

关键词：ZPW-2000;轨道电路;联锁;RSSP-I;安全通信协议

1 ZPW-2000A 简介

ZPW-2000是列车运行控制系统的基础设备，在行车安全和运行效率起着重要作用[1]。既有ZPW-2000无绝缘移频自动闭塞轨道电路，是在法国UM71无绝缘轨道电路基础上，结合国情，引进吸收基础上技术再开发。

发送器：在区间适用于非电码化、电码化区段信息无绝缘移频自动闭塞，供超速防护、自动闭塞、机车信号使用。在车站可使用与非电码化和电码化区段站移频电码化发送，并可作站内移频轨道电路使用[1]。

接收器：用以解调主轨道电路移频信号，控制轨道继电器，另实现了解调对于受电端相连接调谐区短小轨道电路移频信号，配合短小轨道电路条件，将信号送到相邻轨道电路接收器。

衰耗盘：调整主轨道电路和谐调区小轨道电路（正向、反向）。为接收器、发送器提供电源，给出故障报警、轨道状态和正反运行指示[1]。

2 RSSP-I 安全通信协议简介

铁道部制定了《RSSP-I铁路信号安全通信协议[V1.0]》在2010年制定并发布，广泛应用于铁路轨旁设备之间的通信[2]。

安全通信协议RSSP-I是铁道部科技公司遵循EN50159编制，是铁路信号设备之间安全通信的规范，RSSP-I安全通信协议规定了封闭式传输系统设备间通信的功能结构和协议[2]。时间戳作为RSSP-I协议的主要技术，时间戳计算采用线性反馈移位寄存器值（LFSR），源标识初始值T（0）= SID，按照通信周期向左移动32位，且若最高位为1时需异或一个时间戳生成多项式作为附加干扰输入，这样保障了时间戳的唯一性。

RSSP-I安全通信协议主要对以下安全威胁进行识别和防护：数据帧重复、数据帧丢失、数据帧插入、数据帧次序混乱、数据帧错误、数据帧传输超时[2]。

RSSP-I采用以下防护技术：序列号、时间戳、超时、源标识SID、反馈报文、双重校验。

参照国标GB/T 24339.2的防护说明，RSSP-I选用了以下防护措施：序列号;时间戳;超时;源标识;反馈报文;双重校验[3]。

为保障行车安全，防护措施的适应性见表1：

RSSP-I安全通信协议主要包含三种报文，RSD安全数据， SSE校验请求，SSR校验答复。

安全数据交互原则：接收方实时检查发送方的安全数据帧的时效性， 当数据帧不同步时，触发时序校正机制，发送SSE，接收到SSR校验通过后可认为安全数据有效;接收方与发送方时序同步时，可单方向实时发送安全数据帧，无时序校正触发[3]。

3 基于 RSSP-I 的轨道电路系统

基于RSSP-I轨道电路系统，是针对既有ZPW2000A轨道电路的升级优化，优化了无绝缘轨道电路与CBI联锁通信方式[1]，从继电节点型连接方式升级为网络通信方式，采用RSSP-I型安全通信协议。基于RSSP-I的轨道电路系统框图如图1所示：

系统框图中接收器部分为轨道电路系统升级部分，本文将RSSP-I型算法移植到接收器，用于接收器与CBI联锁通信。

选用原有室外设备和室内设备，重新设计室内接收器，选用2取2架构，采集主轨道电压和小轨道电压，采集小轨道检查条件，进行区段占用/空闲判断，将区段信息、自身工作状态、小轨检查条件、电压值等关键信息使用RSSP-I安全算法打包生成网络数据发送至计算机联锁。

改进型接收器新增CPU3芯片，接收CPU1和CPU2串口数据并通过网络LANA/LANB上传至联锁，从网络接收联锁信息并通过串口发送至CPU1/ CPU2。

接收器CPU1/2代码移植了RSSP-I安全通信协议，将区段信息打包生成安全数据并通过CPU3上传至计算机联锁。接收CPU3轉发的联锁数据，并修正参数。

在基于安全协议的接收器中，RSSP-I安全通信协议被分为三层：通信适配层、信息管理层层和安全校验层[3]。

接收器的RSSP-I安全通信协议实现了：支持多设备通信;对接收到的报文进行检查，包括：真实性、完整性、实时性、有序性;对安全数据进行编码，对含有安全数据的报文进行解码和验证;提供报文处理反馈信息，提供自动时序校正信息。

结束语

本文介绍了轨道电路及RSSP-I安全通信协议算法，使用C语言完成了RSSP-I安全通信协议算法的实现，解决了多路传输及收发端一体的软件代码。

基于RSSP-I安全协议的轨道电路系统实现了传统物理接口到电子接口的升级，通过对既有ZPW-2000A无绝缘轨道电路改造，使用RSSP-I开放式安全通信协议，将数据安全的传输至连锁设备，极大地降低了联锁的物理硬件接口，减少了轨道继电器的使用，同时提高了数据的安全性、多样性、可靠性和可维护性。

参考文献：

[1] 李文涛.高速铁路ZPW-2000轨道电路技术发展与成就[J].铁道通信信号，2019，55（S1）：49-54.

[2] ALSTON 1999 FSFB/2 Safety Protocol RequirementsSpecification

[3] 郑长宗，刘晓斌，徐登科，等.铁路信号安全协议RSSP的研究[J].铁道通信信号，2011，47（10）：66-69.