平成２６年度信号通信技術交流会開発目的近年，車上DB 近年，車上DBを利用した列車制御システムが開 DBを利用した列車制御システムが開発導入されている。列車制御用車上データベースの無線による更新現行のCF 現行のCFカード等を用いた車上装置単位での CFカード等を用いた車上装置単位でのDB カード等を用いた車上装置単位でのDB 更新では，多大な時間と労力を要している。そこで，汎用無線技術を活用した車上DB そこで，汎用無線技術を活用した車上DB更新シス DB更新システムを開発し，作業の効率化を図る。信号・情報技術研究部（信号システム）併せて，無線による車上装置のログ収集も行う。新井英樹 Railway Technical Research Institute Railway Technical Research Institute 2 車上DB 車上DB更新システムのプロトタイプ仕様 DB更新システムのプロトタイプ仕様無線仕様の検討電車区内の電波環境測定結果（2.45GHz 電車区内の電波環境測定結果（2.45GHz） 2.45GHz） • ATS• 地上にて対象車両を選択 ATS-Dxを対象 Dxを対象 • 車両基地で停車中の実施 • 地上で更新状況をモニタ • 車上･地上に無線機設置 • 現状のCF 現状のCFカードも使用可 CFカードも使用可 • 車上装置電源は投入済み • 車両にDB 車両にDB更新 DB更新SW 更新SWを設置 SWを設置人による更新／ログ収集携帯電話によるログ収集 ATSATS-Dx車上装置 Dx車上装置 ATX TGOSC インストール車上無線機制御部モデム既設動作表示器 DB更新モードスイッチ DB更新モードスイッチ DB更新モード中は表示・ボイス DB更新モード中は表示・ボイス無線による更新ダウンロード構内で 2.45GHz 45GHz 帯の無線システムが使用されている電車区 0.1 率域地地上AP CFカード MON 1 90%値 90%値 50%値 50% 値 0.01 地上無線機モデム制御部地上AP 0.001 電車区内搭載状況管理装置 Railway Technical Research Institute 3 伝送手順（セキュリティ確保） -130 -128 -126 -124 -122 -120 電力密度（dBm/Hz） -118 -116 -114 Railway Technical） Research Institute 5.6GHz帯無線免許不要 5.6GHz帯無線LAN 帯無線LANを選定（ LANを選定（IEEE802.11a を選定（IEEE802.11a） IEEE802.11a 4 車上DB 車上DB更新の安全性技術（差分比較方式） DB更新の安全性技術（差分比較方式）面地上装置旧 DB 新 DB 車上装置差分(車上) A面 B面旧 DB 新 DB 地上装置旧 DB 差分(地上) 新 DB ①インストール IEC62280(鉄道分野 IEC62280(鉄道分野鉄道分野-通信，信号処理システム通信，信号処理システム-オープントランスミッション) トランスミッション)で定義される7 で定義される7つの脅威に対応つの脅威に対応車上装置 A面旧 DB B DB 新 ②差分算出 • 重複･削除･挿入･順序誤り･遅延… 重複･削除･挿入･順序誤り･遅延…フレーム通番･タイムスタンプの付加とチェック • 破壊… 破壊…フレームチェックシーケンスの付加とチェック • なりすまし… なりすまし…送信元ID 送信元ID･宛先 ID･宛先ID ･宛先ID･メッセージ認証コードの ID･メッセージ認証コードの付加とチェック ③差分送信車上装置差分(車上) A面 B面旧 DB 新 DB Railway Technical Research Institute 地上装置差分(車上) 旧 DB 差分(地上) 新 DB ④差分比較車上装置 A面旧 DB 新 ⑤DB 有効化面 B DB 車上装置新 DB 有効化 A面 B面旧 DB 新 DB 地上装置差分(車上) 比較差分(地上) 地上装置 VER 更新車上で算出した差分と地上で算出した差分が不一致の場合，DB 合，DB更新は許可されない。 DB更新は許可されない。 Railway Technical Research Institute 5 6 現車試験車上DB 車上DB更新時の正常動作確認 DB更新時の正常動作確認車上装置 1 電車区にて車上DB 電車区にて車上DB更新システムの動作確認を行った。 DB更新システムの動作確認を行った。 26 番線 25 番線車上DB 車上DB更新 DB更新…DB 更新…DB容量 …DB容量129kB( 容量129kB(伝送データ量 129kB(伝送データ量719kB) 伝送データ量719kB) スループット21.5Mbps スループット21.5Mbps 約 40m 車上装置 2 中継器 2 22 番線車上DB 車上DB更新中に車両移動不可 DB更新中に車両移動不可約 35m 15 番線中継器 1 14 番線走行中に車上DB 走行中に車上DBの更新不可 DBの更新不可指定した車両に対してのみ車上DB 指定した車両に対してのみ車上DB更新 DB更新約 60m 正しく動作することを確認した。地上装置 4 番線 Railway Technical Research Institute Railway Technical Research Institute 7 ログ収集のプロトタイプ仕様理想的な無線による車上DB 理想的な無線による車上DB更新システム DB更新システム異常時の迅速なログ収集，効率的なログ収集 •走行中の更新可走行中の更新可 •車両電源断時の更新可車両電源断時の更新可 •全ての車両基地での更新確認可能全ての車両基地での更新確認可能 • 車上DB 車上DB更新と同時のログ収集は不可 DB更新と同時のログ収集は不可(DB 更新と同時のログ収集は不可(DB更新優先 (DB更新優先) 更新優先) • 通信エリア内で自動ログ収集 • 携帯端末( 携帯端末(公衆高速無線通信サービス) 公衆高速無線通信サービス)によるログ収集 • 現状のCF 現状のCFカードも使用可 CFカードも使用可携帯端末 ATS-Dx 車上送受信器車上無線装置搭載状況管理装置データサーバ無線機無線中継器 CF カード車両基地 A 管理装置携帯端末公衆高速回線 8 無線中継器 AP CF カード使用時 5.6GHz 使用時公衆高速回線使用時共通 Railway Technical Research Institute ネットワーク(管理データの同期) 車上データの一括管理車両基地 B 管理装置地上無線機 AP 車上装置地上無線機 AP 車上装置 AP Railway Technical Research Institute 9 車上装置に必要となるアーキテクチャ使用/ 使用/更新データ領域の分割車上装置まとめ • 電源断時，バッテリによるスリープモード保安制御部無線通信部制御選インストールダウンロード制御択 DB A 選択更新無線 CPU 回路 DB B 回路 CPU モジュールダウンロード選メモリプログラム選択択 A 回路プログラム回路 DMAC B プログラム A バッテリ DB B 使用データ記憶部 10 無線による車上DB 無線による車上DB更新技術の開発 DB更新技術の開発無線による車上装置のログ収集技術の開発 • 更新指令時，復帰しデータ更新実行プロトタイプを用いた検証試験・現車試験より，無線による車上DB による車上DB更新・ログ収集が実用可能であるこ DB更新・ログ収集が実用可能であることを確認更新領域の選択 • 不揮発性メモリ列車制御システム（車上装置）の改良／新規開発時に，技術の提供時に，技術の提供を行うことが可能提供を行うことが可能 • 使用/ 使用/更新データ領域の記憶 Railway Technical Research Institute Railway Technical Research Institute 11 12