安全苛求系统综合功能危险源分析方法的研究

研究与开发

铁路

计　算　机　应　用

ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＭＰＵＴＥＲＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ

第２０卷第７期Ｖｏｌ．２０　　　　　Ｎｏ．７

文章编号：１００５－８４５１（２０１１）０７－０００１－０４

安全苛求系统综合功能危险源分析方法的研究

李

（北京交通大学

摘

雷　，王海峰，唐涛

１０００４４）

轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京

要：基于经典方法改进的安全分析方法—综合功能危险源分析（ＩＦＨＡ），综合了功能故障分析

（ＦＨＡ）、故障模式及影响分析（ＦＭＥＡ）、瞬时故障和可操作性研究（ＨＡＺＯＰ）以及故障树分析（ＦＴＡ）的分析原理，通过不同分析阶段结果的关联以及统一的故障树表示，保证系统分析全过程的一致性，克服了分别使用经典分析方法所出现的问题以及矛盾。　ＩＦＨＡ应用于ＣＢＴＣ的地面子系统—ＺＣ系统，帮助识别在系统设计阶段ＺＣ软件功能可能出现的危险源，此例既可作为一个案例也可作为继续分析的项目。将ＺＣ系统的软件和硬件结合进行的安全分析将是下一步的分析工作。

关键词：安全苛求系统；安全分析；ＺＣ系统；ＦＨＡ；ＦＭＥＡ；ＦＴＡ中图分类号：Ｕ２９２．１∶ＴＰ３９文献标识码：Ａ

Study on integrated functional hazard analysis for Safety-Critical System

LI Lei, WANG Hai-feng, TANG Tao

( State Key Laboratory of Rail Traffic Control and Safety, Beijing Jiaotong University, Beijing100044, China )Abstract: This paper introduced an improved safety analysis technique for Integrated Functional Hazard Analysis (IFHA)ofSafety-Critical System. It was integrated functional safety analysis, FHA, FMEA, HAZOP and FTA by interaction ofanalyzing results in different phases and the expression of unified fault tree to ensure the consistency of the process andovercome the problems appeared in the classic analysis. In this paper the introduced technique was also used in the groundsubsystem of CBTC-ZC Subsystem, which helped to identify potential hazards in system design, not only as a safety case, but alsothe project for the further analysis. The next work would analyze the software of ZC with hardware in the future.Key words: Safety-Critical System; safety analysis; ZC System; FHA; FMEA; FTA

在生命周期初期，大量的危险源识别技术用基于通信的列车控制系统（ＣＢＴＣ）广泛用于

，轨道交通，它采用高精度的列车定位和连续双向、于识别系统危险源，如ＰＨＡ（预先危险源分析）

ＨＡＺＯＰ（瞬时故障和可操作性研究），ＦＨＡ（功能大容量的车地通信完成列车自动控制功能，从而

危险源分析）等，其中ＦＨＡ作为一种成熟的危险达到实时控制列车运行、减小列车间距和提高列

源分析方法，成功地从功能失效的角度分析系统车速度的目的。同时要求列车控制系统保证系统

的危险源。但使用经典的分析方法存在２个问题：的可靠性、可用性、可维护性和安全性。但在

ＣＢＴＣ实施过程中却隐含着不少可能导致风险的（１）经典的方法仅考虑独立单一的功能模块的故

障，忽略了系统组件之间彼此影响导致的故障，很危险源，会导致列车事故，造成人员伤亡和经济损

难深入到复杂系统的组件层次，不能充分识别系失，因此识别、缓解和消除ＣＢＴＣ的危险源显得尤

统潜在危险源。（２）经典的分析在不同阶段中，结为重要。

果很难相互对应，甚至出现矛盾的结果。基于接口ＣＢＴＣ是一种安全苛求系统，根据欧洲标准委

的功能危险源分析方法利用ＦＨＡ建立系统的功能员会提出的ＥＮ５０１２９要求，安全苛求系统必须达

分析并在此基础上分析组件接口的故障，有效的到ＳＩＬ４的台区域。而英国铁路指导中指出可以采

识别通过接口扩散的潜在危险源以及底层组件的用适当的措施将系统风险控制在合理的可接受范

危险源，并有机地将不同的分析方法的结果结合。围内。而要控制风险，首要的是在系统的需求分析和概要设计阶段辨识和分析可能存在的危险源。

收稿日期：２０１０－０９－２３

基金项目：国家自然科学基金重点项目（６０６３４０１０）。作者简介：李

雷　，在读硕士研究生；王海峰，副教授。

１　功能危险源分析方法概述

为获得底层组件的危险源与系统功能故障相

RCA２０１１．７总第１７２期

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