基于STAMP与模型检验的全自动无人驾驶复杂运营场景安全验证方法

作     者：马牧云 张亚东 李耀 郭进 MA Muyun;ZHANG Yadong;LI Yao;GUO Jin

作者机构：西南交通大学信息科学与技术学院成都611756 四川省列车运行控制技术工程研究中心成都611756 成都信息工程大学软件工程学院成都610225 

基　　金：四川省科技计划项目(2021YJ0070) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2682022ZTPY084) 

出 版 物：《铁道标准设计》 (Railway Standard Design)

年 卷 期：2024年第68卷第3期

页      码：198-207页

摘      要：与传统列控系统相比,全自动无人驾驶运营场景更加复杂多变,潜在的危险及致因具有更强的隐蔽性和复杂性,给运营安全带来了新的挑战。针对以上问题,提出一种STAMP(Systems-Theoretic Accident Model and Process)与模型检验相结合的复杂运营场景安全验证方法。首先,基于STAMP理论构建运营场景分层控制结构模型,辨识潜在的不安全控制行为、分析危险致因和安全约束;其次,定义分层控制结构模型与安全状态机模型间的基本转换规则,基于分层控制结构模型、安全约束和转换规则,构建运营场景安全状态机模型;最后,针对提取的安全约束,利用数据流图建立安全属性验证模型,结合模型检验技术,对运营场景安全状态机模型进行形式化验证。以全自动无人驾驶运营场景中列车自动进站停车为例,对方法进行验证分析。结果表明,当STAMP理论提取的安全约束通过了场景安全状态机模型的验证时,表示在该场景中对应的不安全控制行为没有发生且不导致相应危险。该方法结合系统安全分析与形式化建模验证的优势,降低了运营场景建模的难度,构建的运营场景形式化模型满足系统安全约束,可以作为全自动无人驾驶系统安全设计和安全改进的重要基础。

主 题 词：轨道交通 STAMP 模型检验 全自动无人驾驶系统 运营场景 STPA 安全状态机 SCADE 

学科分类：08[工学] 082302[082302] 0823[工学-农业工程类] 

D　O　I：10.13238/j.issn.1004-2954.202208160005

馆 藏 号：203126579...