A fault tree analysis-based method of railway traffic control systems safety assessment

• Autorzy: Ciszewski Tomasz , Nowakowski Waldemar , Łukasik Zbigniew

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.0902

Warianty tytułu

PL

Metoda oceny bezpieczeństwa systemów sterowania ruchem kolejowym z wykorzystaniem FTA

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Systemy sterowania ruchem kolejowym są systemami związanymi zbezpieczeństwem, a tym samym bardzo ważnym aspektem jest dążenie do zapewnienia przez nie odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa. Wraz z rozwojem technologicznym następował wzrost funkcjonalności i niezawodności tych systemów, przy uwzględnieniu wysokich wymagań w odniesieniu do bezpieczeństwa. Dlatego też, działania polegające na projektowaniu, konstruowaniu i utrzymaniu systemów sterowania ruchem kolejowym powinny uwzględniać analizę bezpieczeństwa. W takiej analizie zakłada się, że zdarzenie pierwotne może wywołać ciąg zdarzeń wtórnych, które następnie mogą doprowadzić do katastrofy, niosącej ze sobą duże straty materialne i śmierć ludzi. Ze względu na losowy charakter występowania zdarzeń niepożądanych (uszkodzenie, błąd ludzki), często przy szacowaniu ryzyka wykorzystujesię w opis probabilistyczny. Jedną z metod szacowania ryzyka jest metoda FTA (Fault Tree Analysis). Autorzy artykuły przy wykorzystaniu metody FTA przeprowadzili analizę jakościową bezpieczeństwa przejazdów kolejowych wyposażonych w systemy zabezpieczenia. Opisano wymagania dla systemu zabezpieczenia przejazdu, które następnie posłużyły do zbudowania drzew FTA. Specyficzne wymagania techniczne i jakościowe dla systemów sterowania ruchem kolejowym wynikają z konieczności zapewnienia wysokiego poziomu bezpieczeństwa. W celu oceny bezpieczeństwa i niezawodności tych systemów, musimy podejmować działania w zakresie oceny ryzyka. Autorzy publikacji zastosowali metodę FTA do oceny bezpieczeństwa systemu zabezpieczenia przejazdu. Uzyskane wyniki mogą być pomocne w procesie konstruowania nowych systemów sterowania ruchem kolejowym.

EN

Railway traffic control and signaling systems are safety-related, and thus it is crucial to provide them with an appropriate level of safety. Technological development has led to an increase in the functionality and reliability of these systems, taking into account the high safety requirements. Therefore, the operations involving the design, construction, and maintenance of railway traffic control and signaling systems should include a safety analysis. The safety analysis of railway traffic and signaling systems assumes that a primary event may cause a series of intermediate events, which then may lead to a disaster causing significant material losses and fatalities. Due to the random nature of the occurrences of the adverse events (failures, human errors), the probabilistic methods are often used to estimate risk. One of the risk assessment methods is Fault Tree Analysis (FTA). The authors of the paper conducted a qualitative safety analysis of level crossing protection systems using the FTA method. The requirements for the level crossing protection system were described, which we then used to write out FTA diagrams. The specific technical and quality requirements for railway traffic control and signaling systems result from the need to ensure a high safety level. Risk assessmentis a required step in the evaluation of the safety and reliability of these systems. The authors of the paper applied the FTA method to the safety assessment of the level crossing protection system. The obtained results should be helpful in the process of design new railway traffic control and signaling systems.

Słowa kluczowe

PL

systemy sterowania ruchem kolejowym; ocena bezpieczeństwa; FTA

EN

railway traffic control systems; signaling systems; safety assessment; FTA

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport
• Rocznik: 2020
• Tom: z. 128
• Strony: 49--57
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys.

Twórcy

autor

Ciszewski Tomasz

• Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom, Faculty of Transport and Electrical Engineering

autor

Nowakowski Waldemar

• Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom, Faculty of Transport and Electrical Engineering

autor

Łukasik Zbigniew

• Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom, Faculty of Transport and Electrical Engineering

Bibliografia

• 1. Balakrishnan, N., Schucany, W. R. (2012) (eds.), Advanced Risk Analysis in Engineering Enterprise Systems. CRC Press (Taylor & Francis Group).
• 2. Bester, L., Toruń, A. (2014). Modeling of Reliability and Safety at Level Crossing Including in Polish Railway Conditions. Book Series: Communications in Computer and Information Science, Vol. 471. Springer-Verlag.
• 3. Ciszewski, T., Nowakowski, W., Chrzan, M. (2018). Accidents on European Railways Causes, Context, and Consequences. Proceedings of the 18th International Scientific Conference Globalization and Its Socio-Economic Consequences, Rajecke Teplice, Slovakia, Part III, pp. 1033-1040.
• 4. Chybowski, L. (2017). Analiza drzewa niezdatności. Podstawy teoretyczne i zastosowania. Wydawnictwo Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie.
• 5. CoVan, J. (1995). Safety Engineering. Wiley-Interscience.
• 6. Ericson, C.A. (2005). Hazard Analysis Techniques for System Safety. John Wiley & Sons.
• 7. Geysen, W.J. (1990). The Structure of Safety Science: Definitions, Goals and Instruments. Proceedings of 1st World Congress on Safety Science. Köln, Germany, pp. 44–80.
• 8. Flammini, F. (2012). Railway Safety, Reliability, and Security: Technologies and Systems Engineering. IGI Global.
• 9. Hyatt, N. (2003). Guidelines for process hazards analysis, hazards identification & risk analysis. Dyadem, CRC Prcss LLC.
• 10. Jaźwinski, J., Kowalczyk, G., Smalko, Z., Żurek, J. (2003). Nadążne systemy bezpieczeństwa w aspekcie procesu ich syntezy, Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, KBM PAN, Z. 2(134), Vol. 38, str. 185-198.
• 11. Jaźwiński, J., Ważyńska-Fiok, K. (1993). Bezpieczeństwo systemów, Wydaw. Naukowe PWN.
• 12. Liu, P., Yang, L., Gao, Z., et al.: Fault tree analysis combined with quantitative analysis for high-speed railway accidents, Safety Science, Volume 79, pp. 344-357, 2015.
• 13. Lewiński, A., Perzyński, T.: The Reliability and Safety of Railway Control Systems Based on New Information Technologies. Book Series: Communications in Computer and Information Science, Vol. 104, pp. 427-433, 2010.
• 14. Łukasik, Z., Ciszewski, T., Młyńczak, J., Nowakowski, W., Wojciechowski, J.: Assessment of the safety of microprocessor-based semi-automatic block signalling system, Springer-Verlag, Series: Advances in Intelligent Systems and Computing, pp. 137-144, 2017.
• 15. Martorell, S., Soares, C.G., Barnett, J. (2009). Safety, Reliability and Risk Analysis, (eds.): Theory, Methods and Applications. CRC Press (Taylor & Francis Group).
• 16. Mikulski, J., Młyńczak, J. (2011). Railroad Level Crossing –Technical and Safety Trouble, Transport Systems and Processes, Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, Edited by Tomasz Neumann, pp. 69–76, CRC Press.
• 17. Nowakowski, W., Ciszewski, T., Łukasik, Z. (2018). An Analysis of the Safety of Level Crossings in Poland. Proceedings of the 18th International Scientific Conference Globalization and Its Socio-Economic Consequences, Rajecke Teplice, Slovakia, Part III, pp. 1268-1274.
• 18. Nowakowski, W., Ciszewski, T., Młyńczak, J., Łukasik, Z. (2018). Failure Evaluation of the Level Crossing Protection System Based on Fault Tree Analysis. Book Series: Lecture Notes in Network and Systems, Vol. 21, pp. 107-115, Springer-Verlag.
• 19. Peng, Z., Lu, Y., Miller, A., (2016), et al.: Risk Assessment of Railway Transportation Systems using Timed Fault Trees, Quality and Reliability Engineering International, Vol. 32, Issue 1, pp. 181-194, 2016.
• 20. Perpinya, X. (ed.): Reliability and Safety in railway. InTech.
• 21. Schnieder, E., Tarnai G. (2011). Formal Methods for Automation and Safety in Railway and Automotive Systems (eds.). Springer-Verlag.
• 22. Smith, D. (2016). The Safety Critical Systems Handbook. Butterworth-Heinemann.
• 23. Spellman, F.R, Whiting, N.E.(2009). The Handbook of Safety Engineering: Principles and Applications. Government Institutes.
• 24. Sprawozdanie ze stanu bezpieczeństwa ruchu kolejowego w 2018 r., Urząd Transportu Kolejowego, 2018.
• 25. Szopa, T. (2009). Niezawodność i bezpieczeństwo. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.
• 26. Szymanek, A. (2006). Bezpieczeństwo i ryzyko w technice. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom.
• 27. UIC Safety Raport 2019, Significant Accidents 2018, International Union of Railways, 2019.
• 28. Zabłocki, W. (2008). Modelowanie stacyjnych systemów sterowania ruchem kolejowym. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej - Transport, z. 65, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).