"ГОСТ Р 59263-2020. Национальный стандарт Российской Федерации. Системы и устройства железнодорожной автоматики и телемеханики микропроцессорные. Требования к интерфейсам и протоколам обмена информацией"
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 15.12.2020 N 1317-ст)

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" (АО "НИИАС")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 045 "Железнодорожный транспорт"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2020 г. N 1317-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт распространяется микропроцессорные системы, подсистемы и устройства железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) в составе системы управления движением поездов (СУДП).

Настоящий стандарт устанавливает требования к интерфейсам и протоколам обмена информацией при организации взаимодействия аппаратуры микропроцессорных систем, подсистем и устройств СУДП. Настоящий стандарт не распространяется на устройства и системы, размещаемые на борту подвижного состава.

Настоящий стандарт предназначен для применения специалистами организаций, осуществляющих проектирование, производство МПУ, интеграцию и эксплуатацию СУДП, оценку соответствия МПУ требованиям технических регламентов Таможенного союза [1, 2].

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 18145 Цепи на стыке C2 аппаратуры передачи данных с оконечным оборудованием при последовательном вводе-выводе данных. Номенклатура и технические требования

ГОСТ 23675 Цепи стыка C2 системы передачи данных. Электрические параметры

ГОСТ 33436.4-1 Совместимость технических средств электромагнитная. Системы и оборудование железнодорожного транспорта. Часть 4-1. Устройства и аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики. Требования и методы испытаний

ГОСТ 33892 Системы железнодорожной автоматики и телемеханики на сортировочных станциях. Требования безопасности и методы контроля

ГОСТ 33893 Системы железнодорожной автоматики и телемеханики на железнодорожных переездах. Требования безопасности и методы контроля

ГОСТ 33894 Система железнодорожной автоматики и телемеханики на железнодорожных станциях. Требования безопасности и методы контроля

ГОСТ 33895 Системы железнодорожной автоматики и телемеханики на перегонах железнодорожных линий. Требования безопасности и методы контроля

ГОСТ 33896 Системы диспетчерской централизации и диспетчерского контроля движения поездов. Требования безопасности и методы контроля

ГОСТ 33973-2016 Железнодорожная электросвязь. Поездная радиосвязь. Технические требования и методы контроля

ГОСТ 34012-2016 Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики. Общие технические требования

ГОСТ IEC 60870-4-2011 Устройства и системы телемеханики. Часть 4. Технические требования

ГОСТ IEC 61508-3 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 3. Требования к программному обеспечению

ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1 Информационная технология. Взаимосвязь открытых систем. Базовая эталонная модель. Часть 1. Базовая модель

ГОСТ Р 50739 Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации. Общие технические требования

ГОСТ Р 50832 Интерфейс магистральный последовательный волоконно-оптический системы электронных модулей. Общие требования

ГОСТ Р МЭК 62280 Железные дороги. Системы связи, сигнализации и обработки данных. Требования к обеспечению безопасной передачи информации

ГОСТ Р МЭК 870-5-1 Устройства и системы телемеханики. Протоколы передачи. Раздел 1. Форматы передаваемых кадров

ГОСТ Р МЭК 870-5-2 Устройства и системы телемеханики. Протоколы передачи. Раздел 2. Процедуры в каналах передачи

ГОСТ Р МЭК 870-5-3 Устройства и системы телемеханики. Протоколы передачи. Раздел 3. Общая структура данных пользователя

ГОСТ Р МЭК 870-5-4 Устройства и системы телемеханики. Протоколы передачи. Раздел 4. Определение и кодирование элементов пользовательской информации

ГОСТ Р МЭК 870-5-5 Устройства и системы телемеханики. Протоколы передачи. Раздел 5. Основные прикладные функции

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячно издаваемого информационного указателя, "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

3.1.1 интерфейс: Совокупность технических, конструктивных и программных средств, методов и правил (описаний, соглашений, протоколов), реализующих взаимодействие различных функциональных элементов в информационной системе, обеспечивающих информационную, электрическую и конструктивную совместимость этих элементов.

3.1.2

3.1.3 протокол: Набор семантических и синтаксических правил, определяющий взаимосвязь логических объектов уровня при обмене данными.

3.1.4

3.1.5 сообщение: Форма представления информации в виде упорядоченной последовательности знаков, имеющая признаки начала и конца, предназначенная для передачи информации.

В настоящем стандарте применены следующие обозначения и сокращения:

АБ - автоматическая блокировка (автоблокировка)

АЛС - автоматическая локомотивная сигнализация

АЛСО - автоматическая локомотивная сигнализация как самостоятельное средство сигнализации и связи

АРМ - автоматизированное рабочее место

ДК - диспетчерский контроль

ДЦ - диспетчерская централизация

ЖАТ - железнодорожная автоматика и телемеханика

МПУ - микропроцессорное устройство

МПЦ - микропроцессорная централизация

ПО - программное обеспечение

СУДП - система управления движением поездов

ТРЦ - тональные рельсовые цепи

ИСО - ISO, International Organization for Standardization - международная организация по стандартизации

OSI/ISO - Open System Interconnection - модель взаимосвязи открытых систем стандарта ISO

МЭК - IEC, International Electrotechnical Commission - Международная электротехническая комиссия

ИИЭЭ - IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers - Институт инженеров электротехники и электроники (Международная некоммерческая ассоциация специалистов в области техники, мировой лидер в области разработки стандартов по радиоэлектронике, электротехнике и аппаратному обеспечению вычислительных систем и сетей).

4.1.1 При выборе интерфейсов должны учитываться общие принципы построения архитектуры (структуры) взаимосвязи открытых систем согласно ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1.

4.1.2 Интерфейсы и протоколы обмена информацией между МПУ систем и подсистем должны быть стандартизированными и унифицированными.

4.1.3 Для физического уровня допускается применение нестандартных интерфейсов.

4.1.4 Характеристики применяемых интерфейсов (пропускная способность; скорость передачи; максимальная длина линии связи; количество адресов) должны обеспечивать функционирование устройств ЖАТ в соответствии с требованиями по обеспечению технологического процесса управления движением поездов.

4.1.5 Интерфейсы должны удовлетворять требованиям к аппаратуре и устройствам ЖАТ, в составе которых они реализованы, и соответствовать эксплуатационным требованиям:

- совместимости;

- безотказности;

- готовности;

- ремонтопригодности;

- безопасности;

- достоверности данных;

- временным параметрам;

- точности;

- к объему и скорости передачи информации.

4.1.6 Протоколы обмена должны иметь открытый формат и обеспечивать взаимодействие аппаратуры независимо от изготовителя МПУ.

4.2.1 В зависимости от типа передаваемых данных интерфейсы в аппаратуре ЖАТ должны удовлетворять следующим требованиям:

4.2.1.1 Для систем с резервированием передачи данных - резервирование канала передачи информации.

4.2.1.2 Для управляющих устройств - передачу данных в режиме реального времени и временную синхронизацию [3].

4.2.1.3 Обеспечивать сопряжение блоков с различными пропускными способностями интерфейсов.

4.2.2 Выбор интерфейса для применения в аппаратуре ЖАТ при проектировании должен производиться исходя из соответствия следующим характеристикам:

- структуре или типу организации связей;

- принципу обмена информацией;

- способу обмена данными;

- режиму обмена данными;

- номенклатуре шин и сигналов;

- количеству линий;

- количеству линий для передачи данных;

- количеству адресов;

- количеству команд;

- быстродействию;

- длине линий связи;

- числу подключаемых устройств;

- типу линии связи.

4.2.3 Открытость интерфейсов - обеспечение единых требований к связи как для существующих, так и для планируемых к реализации (возможных в перспективе) функций систем СУДП.

4.2.4 Допустимое общее время обмена должно быть определено и гарантировано при условиях, соответствующих техническим требованиям на систему.

4.2.5 Сравнительные характеристики и примеры применения стандартных интерфейсов приведены в приложении А.

4.2.6 Для определения требуемой производительности интерфейсов данные должны быть классифицированы на основании их общего назначения и наличия общих атрибутов. Производительность определяется допустимым временем передачи сообщения в технологическом процессе.

Типы данных с наиболее важными типовыми значениями атрибутов для обмена информацией представлены в таблице Б.1 приложения Б.

4.3.1 Готовый профиль связи должен быть основан на действующих стандартах связи, включая разработанные МЭК, ИИЭЭ, ИСО.

4.3.2 В протоколах обмена информацией, обеспечивающих связь устройств ЖАТ, должна быть обеспечена возможность добавления новых функций систем СУДП.

4.3.3 Синтаксис и семантика связи должны быть основаны на использовании объектно-ориентированных данных, относящихся к СУДП железнодорожного транспорта.

4.3.4 Требования к протоколам устройств железнодорожной телемеханики выбирают в соответствии с таблицей 1.

Перечень стандартных сетевых протоколов для каждого уровня взаимодействия приведен в приложении В.

4.4.1 Требования безопасности для систем передачи данных, обеспечивающих коммуникацию между связанным с безопасностью оборудованием, определены в ГОСТ Р МЭК 62280.

4.4.2 Интерфейсы в составе аппаратуры, выполняющей функции безопасности, не должны оказывать ухудшающего влияния на безопасность систем СУДП в соответствии с требованиями ГОСТ 33892, ГОСТ 33893, ГОСТ 33894, ГОСТ 33895, ГОСТ 33896.

4.4.3 ПО, обеспечивающее взаимодействие устройств в составе систем СУДП, должно соответствовать требованиям функциональной безопасности ГОСТ Р 61508-3.

4.4.4 Должна исключаться возможность несанкционированного доступа к информации, обрабатываемой устройствами в соответствии с ГОСТ Р 50739.

4.4.5 ПО, обеспечивающее взаимодействие устройств в составе систем СУДП, не должно содержать недекларированных возможностей.

4.5.1 Интерфейсы и протоколы передачи данных в СУДП должны обеспечить целостность данных, т.е. полноту и неизменность при выполнении их передачи, хранения или представления.

4.5.2 Целостность данных должна обеспечиваться за счет:

4.5.2.1 Соблюдения требований к достоверности передаваемых данных согласно пункту 3.5 ГОСТ IEC 60870-4-2011:

- средняя частота искажения бита менее 10^-4;

- класс достоверности данных при передаче команд управления и блокировки I3;

- класс достоверности данных при передаче других сообщений не ниже I2.

4.5.2.2 Непрерывного контроля качества каналов передачи.

4.5.2.3 Восстановления после перезагрузки канала.

4.5.2.4 Опционального резервирования каналов и аппаратуры.

Конструктивное исполнение интерфейсов должно обеспечивать защиту человека от поражения электрическим током на стадиях проектирования, изготовления, монтажа, наладки, испытаний и эксплуатации.

Требования электробезопасности должны соответствовать ГОСТ 34012-2016 (подраздел 4.5).

4.7.1 Конструктивные элементы интерфейсов, обеспечивающие физическое соединение, должны быть разработаны с условиями обеспечения следующих характеристик:

- взаимозаменяемость (одноименные составные части должны взаимно заменяться без усилий и подгонки);

- сопрягаемость по конструкции, с средствами крепления и присоединения;

- надежность соединения между собой (должна быть исключена возможность самопроизвольного разъединения и/или изменения положения относительно друг друга);

- исключение возможности неправильного соединения.

4.7.2 В узлах стыковки должны быть предусмотрены средства крепления и присоединения (компенсирующие, центрирующие, фиксирующие, присоединительные и т.п. элементы), виды, исполнения и количество которых должны быть выбраны с условием обеспечения надежного присоединения. Конструктивное исполнение интерфейсов должно соответствовать требованиям ГОСТ 34012-2016 (подраздел 4.11).

Конструкция аппаратуры, в составе которой реализованы интерфейсы, должна быть стойкой к воздействию механических нагрузок и климатических факторов, возникающих при ее эксплуатации. Виды и нормы воздействия механических нагрузок и климатических факторов по ГОСТ 34012-2016 (подраздел 4.7).

4.9.1 Аппаратура, в составе которой реализованы интерфейсы, обеспечивающие проводную связь, должны удовлетворять требованиям помехоустойчивости к электромагнитным воздействиям в соответствии с нормами, установленными ГОСТ 33436.4-1.

4.9.2 При использовании систем радиосвязи аппаратура должна удовлетворять требованиям помехоустойчивости к электромагнитным воздействиям в соответствии с нормами, установленными в ГОСТ 33973-2016 (подраздел 6.5.3).

Требования к способам обеспечения пожарной безопасности аппаратуры, в составе которой реализованы интерфейсы микропроцессорных устройств СУДП, должны соответствовать ГОСТ 34012-2016 (подраздел 4.6).

При проектировании и увязке МПУ аппаратуры ЖАТ, как правило, используются стандартные интерфейсы, обеспечивающие требуемые технические характеристики. К ним относятся приведенные ниже в качестве примера распространенные стандартные цифровые интерфейсы.

А.1 Цифровой интерфейс RS-422.

А.1.1 Кабельный интерфейс RS-422 применяется в МПЦ, ДЦ, системах, построенных на применении радиоканала, системе оповещения работника на пути. Интерфейс RS-422 позволяет одновременно отправлять и принимать сообщения по отдельным линиям связи, используя для этого дифференциальный сигнал (разницу потенциалов между проводниками A и B). В сети RS-422 может быть только одно передающее устройство и до 10 принимающих устройств. Используются кабели типа FTP-5e.

Интерфейс RS-422 применим в случаях, когда длина кабелей ограничена и не превышает 50 метров.

RS-422 используется при обеспечении взаимодействия (увязки):

- технологическая увязка;

- диагностическая увязка;

- увязка АЛСО;

- увязка радиоканала;

- увязка с системой оповещения работников на пути.

А.1.2 Технологическая увязка с МПЦ.

Позволяет МПЦ и АЛСО обмениваться сообщениями с информацией, необходимой для реализации их логических зависимостей. Параметры порта: 115200/8-N-1 (скорость 115200 бод, 8 бит данных в пакете, отсутствует служебный бит на четность/нечетность, число стоп-битов в конце пакета -1).

А.1.3 Диагностическая увязка через диагностический терминал с МПЦ.

Позволяет отображать диагностическую информацию о состоянии комплексов устройств АЛСО и станционных ТРЦ и АЛС. Данные передаются в одностороннем режиме - от комплекса устройств АЛСО и станционных ТРЦ и АЛС к МПЦ. Диагностический стык образуется с использованием цифрового интерфейса RS-422 между диагностическим терминалом и устройством МПЦ. Параметры порта: 115200/8-N-1 (скорость 115200 бод, 8 бит данных в пакете, отсутствует служебный бит на четность/нечетность, число стоп-битов в конце пакета -1).

А.1.4 Увязка АЛСО с ДЦ.

Позволяет передавать информацию в одностороннем режиме от комплекса устройств АЛСО, в систему ДЦ. Параметры порта: 9600/8-N-1 (скорость 9600 бод, 8 бит данных в пакете, отсутствует служебный бит на четность/нечетность, число стоп-битов в конце пакета -1).

А.1.5 Радиоканал с устройствами радиосвязи разных производителей.

Параметры порта: 115200/8-N-1 (скорость 115200 бод, 8 бит данных в пакете, отсутствует служебный бит на четность/нечетность, число стоп-битов в конце пакета -1).

А.1.6 Система оповещения работников на пути.

Параметры порта: 115200/8-N-1 (скорость 115200 бод, 8 бит данных в пакете, отсутствует служебный бит на четность/нечетность, число стоп-битов в конце пакета -1).

А.2 Стандартный цифровой интерфейс CAN

Кабельный цифровой CAN-интерфейс - (ControllerAreaNetwork) локальная сеть микроконтроллеров.

CAN-интерфейс ориентирован на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков. Режим передачи - последовательный, широковещательный, пакетный. Используются кабели с волновым сопротивлением 120 Ом.

Для аппаратуры ЖАТ применяются одноканальный CAN - скорость 125 кбит/с, и дублированный CAN - скорость 100 кбит/с.

А.3 Стандартный цифровой интерфейс Ethernet.

Ethernet - пакетная технология передачи данных локальных сетей. Интерфейс Ethernet используется в аппаратуре ДК для решения диагностических задач, задач мониторинга, централизации данных, организации технического обслуживания устройств ЖАТ. Также используется для увязки АРМ ШН; для организации сети АРМ ДСП-АБ.

Скорость передачи информации по интерфейсу Ethernet составляет 10/100 Мбит/с, данные передаются к ДК с интервалом (от 500 до 1500 мс). В качестве кабелей используется оптоволоконный кабель или витая пара.

А.4 Стандартный цифровой интерфейс RS-232

Кабельный цифровой интерфейс RS-232 применяется для передачи сигналов между двумя устройствами в дуплексном режиме. Предназначен для приема-передачи данных между передатчиком или терминалом и коммуникационным оборудованием по схеме точка-точка. Используются кабель типа FTP-5e.

А.4.1 Подключение сервисного терминала к модулю управления. Параметры порта: 115200/8-N-1 (скорость 115200 бод, 8 бит данных в пакете, отсутствует служебный бит на четность/нечетность, число стоп-битов в конце пакета -1).

А.4.2 Увязка АРМ ДСП-АБ соседних станций. Параметры порта: 57600/8-N-1 (скорость 57600 бод, 8 бит данных в пакете, отсутствует служебный бит на четность/нечетность, число стоп-битов в конце пакета -1).

А.5 Сравнительные характеристики проводных интерфейсов

А.6 Примеры реализации межстанционной связи