Abstract

The Aim of the paper is to consider approaches to the analysis of a safety model of complex multi-loop transportation systems comprising not completely supervised subsystems. Method. For the description of a safety model, the paper uses systems theoretic process analysis (STPA) methods and the principles specified in ISO/PAS 21448:2019 (SOTIF). Result. The paper shows drawbacks of the FTA and FMEA local risk analysis methods and demonstrates a demand for some universal approach based on the combination of STPA and control theory. It gives an overview of the major stages of such analysis for the safety model of complex transportation systems exemplified by the Moscow Central Circle, which provide a feedback for safety evaluation of a transport control system under development. The paper analyzes the feasibility of using a virtual model for control purposes in the form of a so-called “supervised artificial neural network”.Conclusion. Today, railways are actively testing autonomous systems (with no driver onboard) that apply as their subsystems automatic perception modules using machine learning. The introduction of the latter into the control loop complicates the task of hazard analysis and safety evaluation of such systems using conventional FTA and FMEA methods. The construction of a safety model of such complex multi-loop transportation systems comprising not completely supervised subsystems that use machine learning methods with not completely predictable behavior requires the application of a systems approach to the analysis of unsafe scenarios along with the compilation of a scenario library and the formalization of a hazard model’s description, pertaining to the boundaries of various control loops as well, in order to reduce the regions of unknown unsafe scenarios for autonomous transportation systems under development.

Highlights

  • Введение последних в контур управления крайне усложняет задачу анализа рисков и угроз и оценку безопасности таких систем с помощью традиционных методов построения деревьев ошибок и анализа отказов и их последствий FTA и FMEA

  • При построении модели безопасности столь сложных многоконтурных систем транспортного обслуживания, состоящих из не полностью контролируемых подсистем, в которых используются методы машинного обучения с не до конца предсказуемым поведением, требуется применение системного подхода для анализа небезопасных сценариев с формированием библиотеки сценариев и формализацией описания модели угроз, в том числе на границах различных контуров управления, в целях сокращения области неизвестных небезопасных сценариев для проектируемых систем беспилотного транспортного обслуживания

  • Autonomous Train Operational Safety assurance by Accidental Scenarios Searching // 2019 IEEE Intelligent Transportation Systems Conference (ITSC)

Read more

Summary

Введение

В настоящее время в разных странах мира, включая Россию, тестируются решения в области автоматизации пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте с переходом к беспилотному управлению. На данный момент полностью автоматический режим управления (без машиниста и персонала на борту поезда) пассажирскими поездами реализован только в метрополитене. Что при повышении уровня автоматизации и переходе к полностью автоматическому режиму управления возникают дополнительные риски безопасности, требующие оценки и учета при формировании концепции функциональной безопасности данной сложной системы управления, объединяющей в своем составе большое количество подсистем. В отличие от систем управления метрополитена, в котором ограничен доступ на путь посторонних лиц и объектов, а также легче решаются вопросы посадки/ высадки пассажиров за счет использования платформенных дверей, системы городского железнодорожного транспорта вынуждены решать указанные задачи иными средствами. Введение последних в контур управления заметно усложняет и без того сложную общую задачу анализа угроз и оценки безопасности столь многоконтурной системы управления, связанной с безопасностью людей. Данная задача не может быть решена только с помощью традиционных методов анализа угроз FTA и FMEA

Постановка задачи
Методология оценки безопасности на основе STPA
Выводы
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call