JP2009029298A - Communication system for train control - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線を利用した列車制御システムに関し、特に地上装置と列車に搭載された車上装置との間で無線を利用して暗号化データを伝送する列車制御用通信システムに関する。 The present invention relates to a train control system using radio, and more particularly to a train control communication system that transmits encrypted data using radio between a ground device and an on-board device mounted on a train.
従来から広く実施されている列車制御システムは、列車を運行する線路に連続して重ならないような区間を設定し、各区間には列車の車軸が左右のレールを短絡することで列車を検知する軌道回路を設け、軌道回路を利用して列車位置を検知し、これにより各区間では列車が一本ずつしか運行できないように管理するシステムである。この従来の列車制御システムに採用されている列車制御用通信システムの一つとして、特開2000−233750号公報(特許文献1)に記載されているものがある。この従来の列車制御用通信システムは、地上装置と車上装置との間で無線を利用して暗号化データを伝送する列車制御用通信システムであって、暗号文は無線通信によって伝送し、且つ鍵は軌道回路を利用した伝送路を介して伝送するようにし、これによって高いセキュリティの確保を図ったものである。 The train control system that has been widely used in the past sets sections that do not overlap with the train tracks, and detects the train in each section by the train axle short-circuiting the left and right rails. This is a system that provides a track circuit, detects the train position using the track circuit, and manages so that only one train can operate in each section. One of the train control communication systems employed in this conventional train control system is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-233750 (Patent Document 1). This conventional train control communication system is a train control communication system that transmits encrypted data between a ground device and an on-board device using radio, and the ciphertext is transmitted by radio communication, and The key is transmitted through a transmission line using a track circuit, thereby ensuring high security.
近年、無線を利用した列車制御システムが規格化されつつある。このようなシステムのうち、特開2007−015517号公報(特許文献2)に記載されているATACS(Advanced Train Administration and Communication System)とも呼ばれるものは、線路に沿って所定間隔で設置されているトランスポンダ地上子、前記トランスポンダ地上子が接続された地上装置、列車に搭載された車上装置、及び前記車上装置に接続されたトランスポンダ車上子を含んで構成されたシステムであって、列車位置の検知は前記車上装置が自ら行うことを特徴とする。即ち、このシステムにおいて、トランスポンダ地上子の番号と設置位置のデータが車上装置の記憶装置に記憶されている。そして、トランスポンダ車上子とトランスポンダ地上子との間に通信が成立すると、車上装置はその記憶装置を検索し当該トランスポンダ地上子の設置位置を認識する。続いて、車上装置は前記認識した設置位置からの列車の移動距離を列車の速度を積算して算出し、これを前記認識した設置位置に加算して列車の現在位置を特定する。このようにして、車上装置は列車の現在位置を検知するのである。なお、地上装置は拠点装置とも表示されることもある。 In recent years, a train control system using radio is being standardized. Among such systems, a so-called ATACS (Advanced Train Administration and Communication System) described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-015517 (Patent Document 2) is a transponder installed at predetermined intervals along a track. A ground unit, a ground device to which the transponder ground unit is connected, an on-board device mounted on a train, and a system including a transponder on-board unit connected to the on-board device, The detection is performed by the on-board device itself. That is, in this system, the transponder ground unit number and installation position data are stored in the storage device of the on-board device. When communication is established between the transponder ground element and the transponder ground element, the on-board apparatus searches the storage device and recognizes the installation position of the transponder ground element. Subsequently, the on-board device calculates the travel distance of the train from the recognized installation position by adding the train speed, and adds this to the recognized installation position to identify the current position of the train. In this way, the on-board device detects the current position of the train. The ground device may be displayed as a base device.
このような無線を利用した列車制御システムにおいては、車上装置は自ら特定した列車の位置情報を無線通信により地上装置に送信する。地上装置は車上装置から送られてきた各列車の位置情報やその他の線路情報に基いて、それぞれの列車の先行列車の位置情報と進路に関する停止限度を示す情報を生成し、これをそれぞれの列車の車上装置に無線により送信する。各列車の車上装置は受信した情報に基いて、列車が停止限界に近づくとブレーキパターンを作成してブレーキ制御を行い、列車衝突を回避する。このような列車制御システムを用いることにより、従来の軌道回路を用いて列車位置検知を行う列車制御システムに比較して、コストダウンと安全性の向上を図ることができるのである。 In such a train control system using radio, the on-board device transmits the position information of the train identified by itself to the ground device by radio communication. Based on the position information of each train and other track information sent from the on-board device, the ground device generates the position information of the preceding train of each train and the information indicating the stop limit related to the route. It transmits by radio to the on-board equipment of the train. Based on the received information, the on-board device of each train creates a brake pattern and performs brake control when the train approaches the stop limit, thereby avoiding a train collision. By using such a train control system, costs can be reduced and safety can be improved as compared with a train control system that detects a train position using a conventional track circuit.
上述の無線を利用した列車制御システムにおいては、列車制御ないし運行に関する重要な情報が単一の無線伝送路で地上装置と車上装置との間を行き来することになる。しかし、無線通信は電波を利用しているため、秘密裏に情報の盗聴が行え、改竄、なりすましといったセキュリティ上の脆弱性が指摘されている。このため、このような場合におけるセキュリティを確保するために、暗号化技術が用いられている。例えば図5の如く、地上装置10、車上装置20、無線伝送路1とからなる列車制御用通信システムが用いられている。地上装置10は地上制御装置11、暗号化/復号化部12、入出力部14とから構成されている。また、車上装置20は車上制御装置21、暗号化/復号化部22、入出力部24とから構成されている。そして、地上装置10と車上装置20との間の情報伝送が無線で行われる。
In the above-described train control system using radio, important information related to train control or operation is transferred between the ground device and the on-board device through a single radio transmission path. However, since wireless communication uses radio waves, information can be eavesdropped secretly, and security vulnerabilities such as tampering and spoofing have been pointed out. For this reason, an encryption technique is used to ensure security in such a case. For example, as shown in FIG. 5, a train control communication system including the
このようなケースに適用可能な既存の暗号化技術のうち、公開鍵暗号方式は一般に安全性が高いことは保障されているが、セキュリティの程度を高めようとすると処理演算量が非常に大きくなるため、それらに制約のある列車制御情報のような通信には不向きである。一方、秘密鍵暗号方式は、演算処理は比較的簡単であるが、鍵配送の管理が必要となり、鍵を盗まれる危険性があるため,鍵の管理については,高いセキュリティをもつ通信路により鍵を配信するなどの盗聴防止策を実行し、セキュリティ確保に努めなければならない。 Of the existing encryption technologies that can be applied to such cases, public key cryptosystems are generally guaranteed to be highly secure, but the amount of processing computation becomes very large when trying to increase the level of security. Therefore, it is not suitable for communication such as train control information with restrictions on them. On the other hand, in the secret key cryptosystem, the arithmetic processing is relatively simple, but management of key distribution is required, and there is a risk of the key being stolen. Therefore, for key management, the key is managed by a highly secure communication channel. Security measures must be taken to ensure security.
また、暗号の解読については計算機の高速化、暗号解読アルゴリズムの発達もあり、将来にわたって確実に防止し得る保証はない。従って、情報伝送の対象ごとに別の鍵を適用し、また、鍵の変更を頻繁に行うといった対策を実施することは暗号文の不正な解読を防止するのに極めて有効となる。しかし、鍵の配布を頻繁に行おうとすると、配布に伴う暗号情報流出の危険性の増加、配布のための設備費の増加、配布作業に伴う処理負荷の増加などの要因となる。そのため、適切な時点で適切な対象に対してこれを行うような仕組みを設定する必要がある。 In addition, there is no guarantee that the decryption of the code can be surely prevented in the future due to the increase in the speed of computers and the development of the decryption algorithm. Therefore, applying a different key for each information transmission target and frequently changing the key is extremely effective in preventing illegal decryption of the ciphertext. However, frequent distribution of keys causes factors such as an increase in the risk of leakage of cryptographic information associated with distribution, an increase in facility costs for distribution, and an increase in processing load associated with distribution work. Therefore, it is necessary to set up a mechanism to do this for an appropriate target at an appropriate time.
しかしながら、これまでに提案されてきた列車制御用通信システムにおける鍵の配布は、システム全体に対して無線通信によって適当な時点で行うというものであって、鍵の管理に関するセキュリティ対策が十分に実施されているとは言い難い。そこで、本発明者は特許文献1に示されている暗号化データ伝送方式の技術を採用し、車上装置と地上装置の間で暗号文は無線通信によって伝送し、且つ鍵は前記車上装置に接続されたトランスポンダ車上子と地上装置に接続されているトランスポンダを含むトランスポンダ伝送路を介して伝送する列車制御用通信システムが無線を利用した列車制御システムに適したものか否かを検討した。その結果、この列車制御用通信システムは無線を利用した列車制御システムの特長、即ち従来の軌道回路を用いて列車位置検知を行う列車制御システムに比較して、コストダウンと安全性の向上を図ることができるという特長に見合ったセキュリティを確保するには未だ不十分であるとの結論に達した。
本発明が解決しようとする課題は、地上装置と車上装置との間を暗号化して無線でデータを伝送する列車制御用通信システムにおいて、従来よりも更に高いセキュリティを確保すると共に、システムの構築費用を抑制することである。 The problem to be solved by the present invention is to secure higher security than before and to construct a system in a train control communication system that encrypts data between a ground device and an on-board device and transmits data wirelessly. It is to control costs.
上記課題を解決する第1の列車制御用通信システムは、地上に設置された地上装置、列車に搭載された車上装置、前記地上装置に接続されたトランスポンダ地上子、及び前記車上装置に接続されたトランスポンダ車上子で構成され、列車位置の検知を前記車上装置が自ら行う列車制御システムに適用される列車制御用通信システムであって、暗号文は無線通信によって伝送し、且つ鍵は前記トランスポンダ車上子と前記トランスポンダ地上子を含むトランスポンダ伝送路を介して前記車上装置の認証情報、前記トランスポンダ地上子及び地上装置の認証情報の少なくとも一つの認証情報と同時に伝送するようにしたことを特徴とするものである。 A first train control communication system that solves the above problems is connected to a ground device installed on the ground, an on-board device mounted on a train, a transponder ground element connected to the ground device, and the on-vehicle device. A train control communication system that is applied to a train control system in which the on-board device itself detects the train position, wherein the ciphertext is transmitted by wireless communication, and the key is The at least one authentication information of the on-board device and at least one of the authentication information of the transponder ground device and the ground device is transmitted simultaneously via a transponder transmission path including the transponder on-board device and the transponder ground device. It is characterized by.
上記課題を解決する第2の列車制御用通信システムは、線路の所定毎に設けられ区間内に在線する列車を区間毎に管理する複数の地上装置、各列車に搭載された車上装置、前記車上装置に接続されたトランスポンダ車上子、及び前記各区間の境界付近に設置され且つ前記地上装置に接続されたトランスポンダ地上子で構成され、列車位置の検知を前記車上装置が自ら行う列車制御システムに適用される列車制御用通信システムであって、暗号文は無線通信によって伝送し、且つ鍵は前記車上装置に接続されたトランスポンダ車上子と前記トランスポンダ地上子を含むトランスポンダ伝送路を介して前記車上装置の認証情報、前記トランスポンダ地上子及び地上装置の認証情報の少なくとも一つの認証情報と同時に伝送することを特徴とするものである。 A second train control communication system that solves the above-mentioned problems is a plurality of ground devices that are provided for each predetermined track and manages a train existing in a section for each section, an on-board device mounted on each train, A train composed of a transponder vehicle core connected to an on-vehicle device and a transponder ground device installed near the boundary of each section and connected to the ground device, and the on-vehicle device detects the train position by itself. A communication system for train control applied to a control system, wherein a ciphertext is transmitted by wireless communication, and a key is a transponder transmission path including a transponder vehicle core connected to the onboard device and the transponder ground unit. And at least one of the authentication information of the on-vehicle device and the authentication information of the transponder ground unit and the ground device is transmitted simultaneously. It is.
本発明に係る列車制御用通信システムにおいては、比較的に情報量が少ない鍵の伝送に鉄道専用であり他からのアクセスが困難なトランスポンダ伝送路を用いたものであるから、鍵の配布の安全性が確保された。また、通信対象となる列車・地上装置の組み合わせ毎に鍵を設定・変更することが可能になったため、鍵を用いたセキュリティ対策の有効性が更に向上し、暗号文の不正解読の危険性を大幅に低下することができた。しかも、車上装置の認証情報、トランスポンダ地上子の認証情報及び地上装置の認証情報の伝送と同時に鍵を送信するようにしたので、鍵の配布の安全性が更に高まった。 The train control communication system according to the present invention uses a transponder transmission line that is dedicated to railways and difficult to access from others for the transmission of keys with a relatively small amount of information. Sex was secured. In addition, the key can be set and changed for each combination of train / ground equipment to be communicated, so the effectiveness of security measures using the key is further improved and the risk of unauthorized decryption of the ciphertext is reduced. It could be greatly reduced. Moreover, since the key is transmitted simultaneously with the transmission of the authentication information of the on-board device, the authentication information of the transponder ground unit, and the authentication information of the ground device, the security of the key distribution is further increased.
また、車上装置・地上装置間で列車制御情報を暗号化して無線でデータ伝送し、トランスポンダ伝送路で受信してメモリに記憶している鍵情報を用い、その正当性をチェックすることによって高いセキュリティが保証されている。そして、無線を利用した列車制御システムにおいて、無線システムが利用不可となった場合に備えて地上装置側で列車検知を行うシステムなどが既に設備されている場合は、前記トランスポンダ伝送路はそれらの既存の伝送路と部分的に共用可能であるから、少ない設備投資で高いセキュリティを確保した列車制御用通信システムが実現可能となった。 In addition, the train control information is encrypted between the on-board device and the ground device, and the data is transmitted wirelessly. The key information stored in the memory is received by the transponder transmission path and checked for validity. Security is guaranteed. And in the train control system using radio, when the system for detecting the train on the ground device side is already installed in case the radio system becomes unusable, the transponder transmission line is in the existing one. Because it can be partially shared with other transmission lines, it is possible to realize a train control communication system that secures high security with a small capital investment.
無線を利用した列車制御システムに適した列車制御用通信システムを、線路の所定毎に設けられ区間内に在線する列車を区間毎に管理する複数の地上装置、各列車に搭載された車上装置、前記車上装置に接続されたトランスポンダ車上子、及び前記各区間の境界付近に設置され且つ前記地上装置に接続されたトランスポンダ地上子で構成し、暗号文は無線通信によって伝送し、且つ鍵は前記トランスポンダ車上子と前記トランスポンダ地上子を含むトランスポンダ伝送路を介して前記車上装置の認証情報、前記トランスポンダ地上子及び地上装置の認証情報の少なくとも一つの認証情報と同時に伝送するようにした。 A train control communication system suitable for a train control system using radio, a plurality of ground devices that manage a train that is provided in each section of a track and that is in the section for each section, and an on-board device that is mounted on each train A transponder vehicle connected to the on-board device, and a transponder ground installed near the boundary of each section and connected to the ground device, and the ciphertext is transmitted by wireless communication, and the key Is transmitted simultaneously with at least one of the authentication information of the on-board device and the authentication information of the transponder ground device and the ground device via a transponder transmission path including the transponder on-board device and the transponder ground device. .
図1は本発明の一実施例、即ち、地上に設置され拠点装置とも呼ばれる地上装置10、レールRを走行する列車Tに搭載されている車上装置20、無線伝送路2及びトランスポンダ伝送路3とからなる列車制御用通信システムの構成図である。地上装置10は地上制御装置11、暗号化/復号化部12、暗号文入出力部14、鍵入力部15及びアンテナ16とから構成されている。また、車上装置20は車上制御装置21、暗号化/復号化部22、鍵生成部23、暗号文入出力部24、鍵出力部25およびアンテナ26とから構成されている。そして、トランスポンダ伝送路3は、地上装置10の鍵入力部15に有線ケーブル4で接続されたトランスポンダ地上子17と、車上装置20の鍵出力部25に接続されたトランスポンダ車上子27を含む。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, that is, a
車上装置20においては、鍵生成部23からの鍵が車上装置20の認証情報と共に鍵出力部25から車上子トランスポンダ27を経てトランスポンダ伝送路3に送出される。地上装置10においては、前記鍵と認証情報はトランスポンダ伝送路3を介してトランスポンダ地上子17で受信され、鍵入力部15から地上制御装置11に入力される。地上制御装置11はそのメモリに記憶されている車上装置の認証情報と受信した認証情報から、その車上装置が認証できるか否かを判定し、認証できたときには、受信した鍵をそのメモリに記憶する。
In the on-
車上装置20から地上装置10への情報伝送としては、各列車の位置情報、速度情報、列車識別番号等の各種情報が伝送される。位置情報は、軌道の所定位置に設置された地上子を利用する絶対位置検知と車輪の回転数検知を組み合わせた移動距離算出方法で得られるが、これと加速度計やドップラー速度計を併用する方法や、GPSシステムを利用する方法によっても得られる。このようにして得られた位置情報や速度情報等は、車上制御装置21で生成される。この情報は、暗号化/復号化部22において、車上制御装置21のメモリに記憶されている鍵情報を用いて暗号文に変換され、暗号文入出力部24からアンテナ26に送出され、そして無線伝送路2を経て地上装置10に向けて送信される。
As information transmission from the on-
地上装置10においては、無線伝送路2により伝送されてきた暗号文の位置情報等をアンテナ16を介して暗号文入出力部14で受信する。そして、暗号化/復号化部12は地上制御装置11のメモリに記憶されている鍵情報を用いて前記受信した暗号文を平文の位置情報等に変換し、これをメモリに記憶する。
In the
地上装置10から車上装置20への情報伝送としては、列車制御情報が伝送される。地上制御装置11が列車制御情報を生成し、暗号化/復号化部12は鍵入力部23から受信し地上制御装置11のメモリに記憶されている鍵情報を用いて、列車制御情報を暗号文に変換する。この暗号文の列車制御情報は暗号文入出力部14からアンテナ16に送出され、無線伝送路2を経て車上装置20に向けて送信される。
As information transmission from the
車上装置20においては、無線伝送路2により伝送されてきた暗号文の列車制御情報をアンテナ26を介して暗号文入出力部24で受信する。そして、暗号化/復号化部22は車上制御装置21のメモリに記憶されている鍵情報を用いて前記受信した暗号文を平文の列車制御情報に変換し、これをメモリに記憶すると共に、前記平文の列車制御情報に基づいて所定の制御動作を行う。以上のように、暗号文は無線で、鍵はトランスポンダ装置を経て夫々送信・受信される。
In the
なお、本発明の一実施例の地上装置10において、暗号化/復号化部12、及び鍵入力部14は地上制御装置11とは別の装置として示してあるが、地上制御装置11の一部として夫々構成されてもよい。同様に、車上装置20において、暗号化/復号化部22、鍵生成部23、及び鍵出力部25は車上制御装置21とは別の装置として示してあるが、車上制御装置21の一部として夫々構成されてもよい。また、鍵生成部と鍵出力部は車上装置20にあり且つ鍵入力部は地上装置10にあるものとしているが、鍵生成部と鍵出力部が地上装置10にあり且つ鍵入力部が車上装置20にあってもよい。また、鍵生成部と鍵出力部が地上装置と車上装置の両方にあるものとして構成されていてもよい。また、地上装置が車上装置の認証情報を基に車上装置の認証を行うとしているが、トランスポンダ地上子の認証情報及び地上装置の認証情報を車上装置へ同時に伝送し、車上装置がトランスポンダ地上子及び地上装置の認証も同時に行うようにしてもよい。
In the
本発明の実施例2は、通信対象となる列車・地上装置の組み合わせ毎に鍵の設定・変更を可能とするシステムであって、線路の所定毎に設けられ区間内に在線する列車を区間毎に管理する複数の地上装置、各列車に搭載された車上装置、前記車上装置に接続されたトランスポンダ車上子、及び前記各区間の境界付近に設置され且つ前記地上装置に接続されたトランスポンダ地上子で構成され、列車位置の検知を前記車上装置が自ら行う列車制御システムに適用される列車制御用通信システムであって、暗号文は無線通信によって伝送し、且つ鍵は前記トランスポンダ車上子と前記トランスポンダ地上子を含むトランスポンダ伝送路を介し前記車上装置の認証情報と同時に伝送すると共に、前記鍵は区間毎に変更されるものである。 Embodiment 2 of the present invention is a system that enables setting / changing of a key for each combination of train / ground equipment to be communicated, and for each section, a train that is provided for each predetermined section of a track and that is present in the section. A plurality of ground devices managed on the train, a vehicle-mounted device mounted on each train, a transponder vehicle connected to the vehicle-mounted device, and a transponder installed near the boundary of each section and connected to the ground device A communication system for train control that is configured by a ground unit and is applied to a train control system in which the on-board device performs detection of a train position by itself, wherein a ciphertext is transmitted by wireless communication, and a key is on the transponder vehicle It transmits simultaneously with the authentication information of the onboard apparatus via a transponder transmission path including a child and the transponder ground element, and the key is changed for each section.
即ち、図2は、通信対象となる列車・地上装置の組み合わせ毎に鍵を設定・変更することを特徴とする本発明の実施例であって、線路の所定ごとに設けられた区間内に在線する列車を各区間を担当する地上装置がそれぞれ管理する方式の列車制御システムに適用した場合の構成図である。図2において、線路上には所定区間毎に制御エリアとしての拠点AとBが設定され、拠点Aには拠点装置としての地上装置10Aが設置され、また拠点Bには拠点装置としての地上装置10Bが設置されている。拠点Bには、レールR2を走行する列車T2が在線している。レールR1を走行する列車T1はシステム外から拠点Aに進入しようとしている。各列車に付した矢印は進行方向を示す。
That is, FIG. 2 shows an embodiment of the present invention in which a key is set / changed for each combination of train / ground equipment to be communicated, and the existing line is within a predetermined section of the track. It is a block diagram at the time of applying to the train control system of the system which the ground apparatus in charge of each section manages each train to perform. In FIG. 2, bases A and B as control areas are set for each predetermined section on the track,
拠点Aと隣接する表示なしのシステム外との境界付近の地上には、レールR1の近傍にトランスポンダ地上子17A1が、レールR2の近傍にトランスポンダ地上子17A2がそれぞれ設置されている。拠点Aと拠点Bとの境界付近の地上には、レールR1の近傍にトランスポンダ地上子17B1が、レールR2の近傍にトランスポンダ地上子17B2がそれぞれ設置されている。更に、拠点Bと隣接する表示なしの拠点の境界付近の地上には、レールR1の近傍にトランスポンダ地上子17C1が、レールR2の近傍にトランスポンダ地上子17C2がそれぞれ設置されている。これらのトランスポンダ地上子は、JRTCS列車制御システムにおいて列車認識用に設置されているものと兼用できるものである。 A transponder ground element 17A1 is installed near the rail R1 and a transponder ground element 17A2 is installed near the rail R2 on the ground near the boundary between the base A and the outside of the non-displayed system. On the ground near the boundary between the base A and the base B, a transponder ground element 17B1 is installed near the rail R1, and a transponder ground element 17B2 is installed near the rail R2. Further, a transponder ground element 17C1 is installed in the vicinity of the rail R1 and a transponder ground element 17C2 is installed in the vicinity of the rail R2 on the ground near the boundary between the bases adjacent to the base B and not displayed. These transponder ground elements can also be used as those installed for train recognition in the JRTCS train control system.
トランスポンダ地上子17A1とトランスポンダ地上子17A2は地上ケーブル4Aを介して拠点Aの地上装置10Aに接続されている。トランスポンダ地上子17B1とトランスポンダ地上子17B2は地上ケーブル4Bを介して拠点Bの地上装置10Bと拠点Aの地上装置10Aに夫々接続されている。更に、トランスポンダ地上子17C1とトランスポンダ地上子17C2は地上ケーブル4Cを介して拠点Bと隣接する表示なしの地上装置と地上装置10Bと拠点Bの地上装置10Bに夫々接続されている。
The transponder ground element 17A1 and the transponder ground element 17A2 are connected to the
以下、図3と図4のフローチャートを参照しながら、鍵配布時の車上装置20と地上装置10の夫々の処理の流れを説明する。車上制御装置21は鍵生成部23による新しい鍵の生成を行い(101)、列車T1がシステム外から拠点Aの境界地点に達し、その車上装置20の車上制御装置21がトランスポンダ地上子17A1との通信路が形成されたことを検知すると(102)、新しい鍵を車上装置20の認証情報と一緒に鍵出力部25からトランスポンダ車上子27に送出し、トランスポンダ車上子27はトランスポンダ伝送路を介してトランスポンダ地上子17A1に向けて送信する(103)。車上制御装置21は検出したトランスポンダ地上子が境界に設置されているトランスポンダ地上子か否かをそのメモリに記憶されたデータを検索して判定する(104)。ステップ104の判定結果がyesならば、車上制御装置21は変更した新しい鍵をそのメモリに記憶し(105)、処理の流れを最初のステップに戻す。なお、ステップ104の判定結果がnoの場合も処理の流れは最初のステップに戻る。
Hereinafter, the processing flow of the on-
地上装置20Aにおいては、図4の流れで処理が行われる。即ち、地上装置20Aの地上制御装置11はトランスポンダ地上子17A1を介して鍵と認証情報を受信する(201)と、受信した認証情報によってその車上装置が認証できるか否かを判定する(202)。ステップ202の判定結果がyesならば、地上制御装置11は受信した新しい鍵をそのメモリに記憶し(203)、処理の流れを最初のステップに戻す。ステップ202の判定結果がnoの場合も処理の流れは最初のステップに戻る。
In the ground device 20A, processing is performed according to the flow of FIG. That is, when the
次に、列車T2の車上装置20と地上装置10Aとの間の鍵の配布の際の処理の流れであるが、これは列車T1の車上装置20と地上装置10Aとの間の鍵の配布の際の図3の処理の流れと同様に行われる。即ち、車上制御装置21は鍵生成部23による新しい鍵の生成を行い(101)、列車T2が拠点Aの境界地点に達し、その車上装置20の車上制御装置21がトランスポンダ地上子17B2との通信路が形成されたことを検知すると(102)、新しい鍵を車上装置20の認証情報と一緒に鍵出力部25からトランスポンダ車上子27に送出し、トランスポンダ車上子27はトランスポンダ伝送路を介してトランスポンダ地上子17B2に向けて送信する(103)。車上制御装置21は検出したトランスポンダ地上子が境界に設置されているトランスポンダ地上子か否かをそのメモリに記憶されたデータを検索して判定する(104)。ステップ104の判定結果がyesならば、車上制御装置21は変更した新しい鍵をそのメモリに記憶し(105)、処理の流れを最初のステップに戻す。なお、ステップ104の判定結果がnoの場合も処理の流れは最初のステップに戻る。
Next, the flow of processing when distributing the key between the on-
地上装置10Aにおいては、図4の流れで処理が行われる。即ち、地上装置10Aの地上制御装置11はトランスポンダ地上子17B2を介して鍵と認証情報を受信する(201)と、受信した認証情報によってその車上装置が認証できるか否かを判定する(202)。ステップ202の判定結果がyesならば、地上制御装置11は受信した新しい鍵をそのメモリに記憶し(203)、処理の流れを最初のステップに戻す。ステップ202の判定結果がnoの場合も処理の流れは最初のステップに戻る。
In the
実施例2において、車上装置で位置情報等をメモリに記憶された鍵を用いて暗号文に変換し、変換した暗号文を無線伝送路を介して車上装置から地上装置へ伝送すること、及び、地上装置で受信した暗号文を記憶された鍵を用いたて平文の位置情報等に変換することなどの処理は、上述の実施例1と同じである。また、実施例2において、地上装置で列車制御情報をメモリに記憶された鍵を用いて暗号文に変換し、変換した暗号文を無線伝送路を介して伝送すること、及び、車上装置で受信した暗号文を記憶された鍵を用いたて平文の列車制御情報に変換することなどの処理は、上述の実施例1と同じである。また、車上装置の認証だけでなく、トランスポンダ地上子及び地上装置の認証も同時に行うようにしてもよいことは、上述の実施例1と同じである。 In the second embodiment, the on-board device converts position information and the like into ciphertext using a key stored in the memory, and transmits the converted ciphertext from the on-board device to the ground device via a wireless transmission path. The process of converting the ciphertext received by the ground device into the plaintext position information using the stored key is the same as in the first embodiment. In the second embodiment, the train apparatus converts the train control information into ciphertext using a key stored in the memory, transmits the converted ciphertext via a wireless transmission path, and Processing such as converting the received ciphertext into plain text train control information using the stored key is the same as in the first embodiment. In addition to the authentication of the on-board device, the authentication of the transponder ground unit and the ground device may be performed at the same time as in the first embodiment.
ところで、一般に拠点内においては列車を本線から退避させて停泊させるレールが設けられている。このような停泊区間に停泊している列車との通信もセキュリティが必要である。そこで、この停泊区間の出入り口にトランスポンダ地上子17A1,17A2,17B1,17B2,17C1,17C2と同様のトランスポンダ地上子を設ければ、鍵の変更を行うことができる。また、鍵の変更は、鍵の初期値だけを変更することでもよい。これは長い鍵を用いる場合に有利である。また、列車の運行によっては適当な時期に鍵の変更が行われないケースが考えられるが、その場合は適当な地点に前記トランスポンダ地上子と同様のトランスポンダ地上子を設けることで鍵の変更を行うことができる。 By the way, in general, rails are provided in bases to evacuate trains from the main line and anchor them. Security is also required for communication with trains that are anchored in such anchorage sections. Therefore, if a transponder ground element similar to the transponder ground elements 17A1, 17A2, 17B1, 17B2, 17C1, and 17C2 is provided at the entrance and exit of this anchorage section, the key can be changed. Further, the key may be changed by changing only the initial value of the key. This is advantageous when using a long key. Also, depending on the train operation, there may be a case where the key is not changed at an appropriate time. In that case, the key is changed by providing a transponder ground element similar to the transponder ground element at an appropriate point. be able to.
1,2 無線伝送路
3 トランスポンダ伝送路
4,4A,4B,4C 地上ケーブル
10 地上装置
11 地上制御装置
12 暗号化/復号化部
14 暗号文入出力部
15 鍵入力部
16 アンテナ
17,17A1,17A2,17B1,17B2,17C1,17C2 地上子
20,20A,20B 車上装置
21 車上制御装置
22 暗号化/復号化部
23 鍵生成部
24 暗号文入出力部
25 鍵出力部
26 アンテナ
27 車上子
T,T1,T2 列車
R,R1,R2 線路
1, 2 Radio transmission path 3
Claims (3)
地上に設置された地上装置、列車に搭載された車上装置、前記地上装置に接続されたトランスポンダ地上子、及び前記車上装置に接続されたトランスポンダ車上子で構成され、列車位置の検知を前記車上装置が自ら行う列車制御システムに適用される列車制御用通信システムであって、暗号文は無線通信によって伝送し、且つ鍵は前記トランスポンダ車上子と前記トランスポンダ地上子を含むトランスポンダ伝送路を介して前記車上装置の認証情報、前記トランスポンダ地上子及び地上装置の認証情報の少なくとも一つの認証情報と同時に伝送するようにしたことを特徴とする列車制御用通信システム。
It consists of a ground device installed on the ground, an on-vehicle device mounted on a train, a transponder ground element connected to the ground device, and a transponder vehicle upper element connected to the on-vehicle device, and detects the train position. A communication system for train control applied to a train control system performed by the on-board device, wherein a ciphertext is transmitted by wireless communication, and a key is a transponder transmission path including the transponder vehicle upper element and the transponder ground element A train control communication system, wherein at least one of the authentication information of the on-board device and the authentication information of the transponder ground unit and the ground device is transmitted simultaneously via the vehicle.
The train control communication system according to claim 2, wherein the key is changed for each section.
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