为从系统整体角度完成对起落架收放系统的风险辨识和影响分析,将系统理论过程分析(Systematic Theory Process Analysis,STPA)与决策实验室分析-解释结构模型(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory Interpretive Structural...为从系统整体角度完成对起落架收放系统的风险辨识和影响分析,将系统理论过程分析(Systematic Theory Process Analysis,STPA)与决策实验室分析-解释结构模型(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory Interpretive Structural Modeling,DEMATEL-ISM)相结合来开展分析。首先,定义事故和系统级危险,以民机进近阶段放下起落架为例,运用STPA完成对风险因素的系统化辨识;其次,基于最大平均熵减(Maximum Mean De-entropy,MMDE)算法帮助DEMATEL-ISM模型确定阈值,完成对风险因素影响的重要性分析并识别可能引发系统级危险的风险传递路径,据此挖掘关键致因场景,以给出风险预防建议。结果显示:线路性能退化或失效、位置作动控制组件(Position Action Control Unit,PACU)核心处理器故障为关键原因因素,收放作动筒作动异常、机组成员操作不当、起落架指示灯显示异常、起落架液压选择阀作动异常、PACU信息接收有误为关键结果因素,这些因素均涉及多条可能引发系统级危险的风险传递路径,应予以重点控制。展开更多
The wheel brake system safety is a complex problem which refers to its technical state, operating environment, human factors, etc., in aircraft landing taxiing process. Usually, professors consider system safety with ...The wheel brake system safety is a complex problem which refers to its technical state, operating environment, human factors, etc., in aircraft landing taxiing process. Usually, professors consider system safety with traditional probability techniques based on the linear chain of events. However, it could not comprehensively analyze system safety problems, especially in operating environment, interaction of subsystems, and human factors. Thus,we consider system safety as a control problem based on the system-theoretic accident model, the processes(STAMP) model and the system theoretic process analysis(STPA) technique to compensate the deficiency of traditional techniques. Meanwhile,system safety simulation is considered as system control simulation, and Monte Carlo methods are used which consider the range of uncertain parameters and operation deviation to quantitatively study system safety influence factors in control simulation. Firstly,we construct the STAMP model and STPA feedback control loop of the wheel brake system based on the system functional requirement. Then four unsafe control actions are identified, and causes of them are analyzed. Finally, we construct the Monte Carlo simulation model to analyze different scenarios under disturbance. The results provide a basis for choosing corresponding process model variables in constructing the context table and show that appropriate brake strategies could prevent hazards in aircraft landing taxiing.展开更多
针对智能航电系统在非线性耦合运行场景下产生的预期功能安全(safety of the intended functionality,SOTIF)问题,提出一种将系统理论过程分析(systematic theory process analysis,STPA)与决策试验与评价实验法(decision-making trial ...针对智能航电系统在非线性耦合运行场景下产生的预期功能安全(safety of the intended functionality,SOTIF)问题,提出一种将系统理论过程分析(systematic theory process analysis,STPA)与决策试验与评价实验法(decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)相结合的致因分析框架。首先,在定义系统级危险的基础上构建安全控制结构,识别其不安全控制行为并提取与智能化缺陷相关的STPA致因要素。接下来,引入毕达哥拉斯模糊加权平均算子和闵可夫斯基距离对传统DEMATEL方法进行优化,专家根据控制反馈回路对致因要素进行评价并计算其中心度与原因度。最后,分析STPA致因要素与SOTIF致因属性之间的映射关系,给出关键致因要素的风险减缓措施。以单一飞行员驾驶(single-pilot operation,SPO)模式下的虚拟驾驶员助理系统为例说明了所提方法的可行性与有效性。研究结果表明,改进的STPA-DEMATEL方法可以有效识别关键致因要素,且能够克服专家评价的模糊性与不确定性,为智能航电系统的安全性设计提供了参考依据。展开更多
现有高级辅助驾驶系统(Advanced Driver Assistance Systems,ADAS)功能不断增多且系统复杂性不断提高,不可避免带来了预期功能安全(Safety of the Intended Functionality,SOTIF)问题。触发条件的识别与生成是预期功能安全活动中重要的...现有高级辅助驾驶系统(Advanced Driver Assistance Systems,ADAS)功能不断增多且系统复杂性不断提高,不可避免带来了预期功能安全(Safety of the Intended Functionality,SOTIF)问题。触发条件的识别与生成是预期功能安全活动中重要的一环,然而现有对触发条件识别仅借助系统过程理论分析方法(System Theoretic Process Analysis,STPA)进行分析,未充分考虑系统功能状态转换中存在的问题。本文以知识驱动的方式构建触发条件识别机制,将STPA及有限状态机(Finite State Machine,FSM)理论融合构建拓展型系统控制结构,针对拓展型控制架构及功能状态转换进行安全分析,根据系统存在的功能局限及人为误用,完成触发条件的识别、生成、规范化描述、分类及标签化。最后将本文提出的触发条件生成机制应用于集成式巡航辅助系统(Integrated Cruise Assistance,ICA),得到了该系统的触发条件及其分类,并将本文所提出的生成机制与现有相关触发条件生成方法进行对比分析,证明了本机制的实用性、可行性及有效性。展开更多
为了研究管制员飞行冲突调配的人因差错问题,进而有效评估管制员解决飞行冲突的可靠性,以保障空中交通的安全运行,提出系统理论过程分析(System Theoretic Process Analysis, STPA)与认知可靠性与失误分析方法(Cognitive Reliability an...为了研究管制员飞行冲突调配的人因差错问题,进而有效评估管制员解决飞行冲突的可靠性,以保障空中交通的安全运行,提出系统理论过程分析(System Theoretic Process Analysis, STPA)与认知可靠性与失误分析方法(Cognitive Reliability and Error Analysis Method, CREAM)相结合的人因可靠性分析方法。首先,通过STPA方法构建系统控制模型,识别不安全控制行为(Unsafe Control Action, UCA)以及致因因素,找到管制员在调配飞行冲突过程中可能存在的差错行为;其次,基于CREAM扩展法对管制员的差错行为进行定量分析,得到管制员调配飞行冲突的人因失误概率。研究显示:使用该方法能够系统、全面地识别出管制员在调配飞行冲突过程中出现的差错行为,进而计算管制员飞行冲突调配的人因失误概率。实例分析表明该方法可以预测管制员在飞行冲突调配过程中的人因失误概率及可靠性,为管制员人因可靠性分析提供了新思路。展开更多
中国列车控制系统(Chinese train control system,CTCS)作为一种安全苛求系统,使用前需要经过严格的安全分析和测试。对我国铁路客运干线主要采用的CTCS-3级列控系统而言,由于传统的安全分析方法主要关注单一场景,因而对其复合场景的安...中国列车控制系统(Chinese train control system,CTCS)作为一种安全苛求系统,使用前需要经过严格的安全分析和测试。对我国铁路客运干线主要采用的CTCS-3级列控系统而言,由于传统的安全分析方法主要关注单一场景,因而对其复合场景的安全性分析存在欠缺。此外,CTCS-3列控系统对控制时序有严格要求,现有安全分析方法难以有效解决该问题。为解决上述问题,采用基于系统理论的过程分析方法,以便更全面、更准确地分析CTCS-3级列控系统的安全性。首先,在分析CTCS-3级列控系统典型运营场景的基础上,提取由列控系统直接控车的运营场景,并建立分层控制结构模型;其次,结合时序逻辑辨识运营场景的不恰当控制行为,并将各场景中互不冲突的不恰当控制行为组合成复合场景;最后,对复合场景进行分析,辨识导致不恰当控制行为的控制缺陷。仿真结果表明:系统理论的过程分析方法可以实现对CTCS-3级列控系统复合场景功能的安全性分析。展开更多
文摘为从系统整体角度完成对起落架收放系统的风险辨识和影响分析,将系统理论过程分析(Systematic Theory Process Analysis,STPA)与决策实验室分析-解释结构模型(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory Interpretive Structural Modeling,DEMATEL-ISM)相结合来开展分析。首先,定义事故和系统级危险,以民机进近阶段放下起落架为例,运用STPA完成对风险因素的系统化辨识;其次,基于最大平均熵减(Maximum Mean De-entropy,MMDE)算法帮助DEMATEL-ISM模型确定阈值,完成对风险因素影响的重要性分析并识别可能引发系统级危险的风险传递路径,据此挖掘关键致因场景,以给出风险预防建议。结果显示:线路性能退化或失效、位置作动控制组件(Position Action Control Unit,PACU)核心处理器故障为关键原因因素,收放作动筒作动异常、机组成员操作不当、起落架指示灯显示异常、起落架液压选择阀作动异常、PACU信息接收有误为关键结果因素,这些因素均涉及多条可能引发系统级危险的风险传递路径,应予以重点控制。
文摘The wheel brake system safety is a complex problem which refers to its technical state, operating environment, human factors, etc., in aircraft landing taxiing process. Usually, professors consider system safety with traditional probability techniques based on the linear chain of events. However, it could not comprehensively analyze system safety problems, especially in operating environment, interaction of subsystems, and human factors. Thus,we consider system safety as a control problem based on the system-theoretic accident model, the processes(STAMP) model and the system theoretic process analysis(STPA) technique to compensate the deficiency of traditional techniques. Meanwhile,system safety simulation is considered as system control simulation, and Monte Carlo methods are used which consider the range of uncertain parameters and operation deviation to quantitatively study system safety influence factors in control simulation. Firstly,we construct the STAMP model and STPA feedback control loop of the wheel brake system based on the system functional requirement. Then four unsafe control actions are identified, and causes of them are analyzed. Finally, we construct the Monte Carlo simulation model to analyze different scenarios under disturbance. The results provide a basis for choosing corresponding process model variables in constructing the context table and show that appropriate brake strategies could prevent hazards in aircraft landing taxiing.
文摘针对智能航电系统在非线性耦合运行场景下产生的预期功能安全(safety of the intended functionality,SOTIF)问题,提出一种将系统理论过程分析(systematic theory process analysis,STPA)与决策试验与评价实验法(decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)相结合的致因分析框架。首先,在定义系统级危险的基础上构建安全控制结构,识别其不安全控制行为并提取与智能化缺陷相关的STPA致因要素。接下来,引入毕达哥拉斯模糊加权平均算子和闵可夫斯基距离对传统DEMATEL方法进行优化,专家根据控制反馈回路对致因要素进行评价并计算其中心度与原因度。最后,分析STPA致因要素与SOTIF致因属性之间的映射关系,给出关键致因要素的风险减缓措施。以单一飞行员驾驶(single-pilot operation,SPO)模式下的虚拟驾驶员助理系统为例说明了所提方法的可行性与有效性。研究结果表明,改进的STPA-DEMATEL方法可以有效识别关键致因要素,且能够克服专家评价的模糊性与不确定性,为智能航电系统的安全性设计提供了参考依据。
文摘现有高级辅助驾驶系统(Advanced Driver Assistance Systems,ADAS)功能不断增多且系统复杂性不断提高,不可避免带来了预期功能安全(Safety of the Intended Functionality,SOTIF)问题。触发条件的识别与生成是预期功能安全活动中重要的一环,然而现有对触发条件识别仅借助系统过程理论分析方法(System Theoretic Process Analysis,STPA)进行分析,未充分考虑系统功能状态转换中存在的问题。本文以知识驱动的方式构建触发条件识别机制,将STPA及有限状态机(Finite State Machine,FSM)理论融合构建拓展型系统控制结构,针对拓展型控制架构及功能状态转换进行安全分析,根据系统存在的功能局限及人为误用,完成触发条件的识别、生成、规范化描述、分类及标签化。最后将本文提出的触发条件生成机制应用于集成式巡航辅助系统(Integrated Cruise Assistance,ICA),得到了该系统的触发条件及其分类,并将本文所提出的生成机制与现有相关触发条件生成方法进行对比分析,证明了本机制的实用性、可行性及有效性。
文摘为了研究管制员飞行冲突调配的人因差错问题,进而有效评估管制员解决飞行冲突的可靠性,以保障空中交通的安全运行,提出系统理论过程分析(System Theoretic Process Analysis, STPA)与认知可靠性与失误分析方法(Cognitive Reliability and Error Analysis Method, CREAM)相结合的人因可靠性分析方法。首先,通过STPA方法构建系统控制模型,识别不安全控制行为(Unsafe Control Action, UCA)以及致因因素,找到管制员在调配飞行冲突过程中可能存在的差错行为;其次,基于CREAM扩展法对管制员的差错行为进行定量分析,得到管制员调配飞行冲突的人因失误概率。研究显示:使用该方法能够系统、全面地识别出管制员在调配飞行冲突过程中出现的差错行为,进而计算管制员飞行冲突调配的人因失误概率。实例分析表明该方法可以预测管制员在飞行冲突调配过程中的人因失误概率及可靠性,为管制员人因可靠性分析提供了新思路。
文摘中国列车控制系统(Chinese train control system,CTCS)作为一种安全苛求系统,使用前需要经过严格的安全分析和测试。对我国铁路客运干线主要采用的CTCS-3级列控系统而言,由于传统的安全分析方法主要关注单一场景,因而对其复合场景的安全性分析存在欠缺。此外,CTCS-3列控系统对控制时序有严格要求,现有安全分析方法难以有效解决该问题。为解决上述问题,采用基于系统理论的过程分析方法,以便更全面、更准确地分析CTCS-3级列控系统的安全性。首先,在分析CTCS-3级列控系统典型运营场景的基础上,提取由列控系统直接控车的运营场景,并建立分层控制结构模型;其次,结合时序逻辑辨识运营场景的不恰当控制行为,并将各场景中互不冲突的不恰当控制行为组合成复合场景;最后,对复合场景进行分析,辨识导致不恰当控制行为的控制缺陷。仿真结果表明:系统理论的过程分析方法可以实现对CTCS-3级列控系统复合场景功能的安全性分析。
