基于STPA的CTCS-3级列控系统功能安全分析方法

利用形式化方法对系统理论的过程分析(STPA)进行扩展,包括建立系统的UML扩展模型并将其转换为PHAVer模型;给出故障模型的形式化定义及结构,建立系统的故障模型;将系统的PHAVer模型和故障模型整合,构造出包含故障的系统PHAVer模型;采用可达集计算对包含故障的系统PHAVer模型进行分析,从而自动辨识出导致不恰当控制的原因,实现对系统功能的安全分析。以CTCS-3级列控系统的无线闭塞中心交接场景为例,使用扩展后的STPA方法,针对给定的系统危险,进行系统功能安全分析。分析结果表明,利用形式化技术扩展STPA的方法适用于CTCS-3级列控系统的功能安全分析。

CTCS-3级列控系统RBC控车场景建模与验证

应用统一建模语言UML与模型检验工具PHAVer(Polyhedral Hybrid Automaton verifier)相结合的方法,研究CTCS-3级列控系统RBC控车场景:列车注册与启动、行车许可、等级转换、列车注销的混成性。首先通过UML支持的扩展机制,引入构造型(Stereotype)对UML进行面向混成性的扩展,建立RBC控车场景UML模型,实现对RBC控车场景混成性的描述。然后依据UML到PHAVer的转换规则,将UML模型转换成PHAVer模型。最后,依据CTCS-3级列控系统需求规范,总结RBC控车场景的功能需求,运用PHAVer进行验证,证明CTCS-3级列控系统需求规范的正确性。

CTCS-3级列控系统等级转换场景功能安全分析

针对CTCS-3级列控系统等级转换场景的混成性,以CTCS-3级列控系统需求规范为研究依据,选取系统生命周期的需求阶段,研究了等级转换场景的功能安全性。首先,基于UML扩展机制,建立了等级转换场景的HybridUML模型,实现了等级转换场景的混成性描述;进而依据CTCS-3级列控系统需求规范,总结等级转换场景的功能需求,根据UML到PHAVer的转换规则,构建了PHAVer模型并验证了该模型的正确性;其次,通过分析等级转换过程,找出各相关设备可能的功能模块失效情况,采用功能模块失效描述符号(Function Failure Description Notation,FFDN)建立了等级转换场景的故障模型,并将PHAVer模型和故障模型整合,获得了包含故障的PHAVer模型;最后,运用PHAVer分析出导致等级转换场景功能需求不能满足时的功能模块失效情况,实现了等级转换场景的功能安全分析。