Contribution to safety evaluation of complex guided transportation systems
Contribution à l'évaluation de la sécurité des systèmes complexes de transport guidé
Résumé
A guided transportation system is a complex system, which integrates multiple interacting subsystems that ensure a safe transfer of passengers. Such safety means are distributed throughout the onboard and trackside subsystems, in order to avoid risky situations and potentially catastrophic accidents. The level of safety must be assessed to prove that all these safety means are sufficient. This implies evaluating the safety of the overall system. However, faced with the complexity of such systems, assessing the safety of guided transportation systems is a thorny question.
In this research, an approach to risk evaluation of the entire system is proposed using the probabilistic Safety Integrity Level (SIL) requirements. The standardized SIL concept allows the safety requirements of each safety subsystem to be specified. Our approach is based both on the operating situation concept and on biased Monte Carlo simulation (MCS) allowing the complexity of the dependencies between rare failure events to be taken into consideration. The proposed operating situation concept is developed to deal with the complexity of guided transportation systems and to analyze the evolution of the system. MCS make it possible to perform risk profile evaluation based on the formalization of the system safety conditions according to the operating situation model. The sample implementation is presented and examined in term of the safety results.
In this research, an approach to risk evaluation of the entire system is proposed using the probabilistic Safety Integrity Level (SIL) requirements. The standardized SIL concept allows the safety requirements of each safety subsystem to be specified. Our approach is based both on the operating situation concept and on biased Monte Carlo simulation (MCS) allowing the complexity of the dependencies between rare failure events to be taken into consideration. The proposed operating situation concept is developed to deal with the complexity of guided transportation systems and to analyze the evolution of the system. MCS make it possible to perform risk profile evaluation based on the formalization of the system safety conditions according to the operating situation model. The sample implementation is presented and examined in term of the safety results.
Un système de transport guidé est un système complexe qui intègre de nombreux sous-systèmes en interaction pour garantir un déplacement en toute sécurité. Répartis sur l'ensemble du système en tant que sous-systèmes bord et sol, de tels moyens de sécurité consistent à éviter toute situation à risque pouvant mener à des conséquences graves. La sécurité nécessite d'être évaluée afin de justifier que l'ensemble des moyens mis en œuvre pour maîtriser les risques est suffisant. Cependant en raison de la complexité de ces systèmes, l'évaluation globale de la sécurité apparaît problématique.
Ces travaux de recherche se sont consacrés à l'élaboration d'une approche d'évaluation de la sécurité focalisant sur l'ensemble du système et tenant compte des SILs (Safety Integrity Levels). Les niveaux d'intégrité de sécurité sont des exigences introduites par les normes de sécurité fonctionnelle pour fixer des objectifs à atteindre par les fonctions de sécurité selon un référentiel commun. Une quantification des profils de risque tenant compte des dépendances et des SILs de ces fonctions a d'abord été proposée, notamment par l'emploi de techniques de simulation de Monte Carlo biaisée surmontant la faible occurrence des événements de sécurité. Ensuite un exemple de système de transport guidé a été modélisé selon le concept original de situation d'exploitation développé pour considérer les différentes conditions de sécurité dont le contexte opérationnel du système, et permettre de formaliser différents profils de risque. Grâce à une maquette logicielle s'appuyant sur la modélisation précédente, plusieurs simulations du système ont été réalisées et ont mené une évaluation de la sécurité.
Ces travaux de recherche se sont consacrés à l'élaboration d'une approche d'évaluation de la sécurité focalisant sur l'ensemble du système et tenant compte des SILs (Safety Integrity Levels). Les niveaux d'intégrité de sécurité sont des exigences introduites par les normes de sécurité fonctionnelle pour fixer des objectifs à atteindre par les fonctions de sécurité selon un référentiel commun. Une quantification des profils de risque tenant compte des dépendances et des SILs de ces fonctions a d'abord été proposée, notamment par l'emploi de techniques de simulation de Monte Carlo biaisée surmontant la faible occurrence des événements de sécurité. Ensuite un exemple de système de transport guidé a été modélisé selon le concept original de situation d'exploitation développé pour considérer les différentes conditions de sécurité dont le contexte opérationnel du système, et permettre de formaliser différents profils de risque. Grâce à une maquette logicielle s'appuyant sur la modélisation précédente, plusieurs simulations du système ont été réalisées et ont mené une évaluation de la sécurité.