biztonságkritikus rendszerek

Átírás

1 Kockázat, biztonság, biztonságkritikus rendszerek Dr. Sághi Balázs BME Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék

2 Tartalom A közlekedéssel szembeni elvárások A kockázat fogalma Kockázatcsökkentés Követelmények a biztonságkritikus rendszerekkel szemben Szisztematikus és véletlenszerű hibák elleni védettség Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 2

3 A közlekedési rendszerekkel szemben támasztott elvárások Elvárások Biztonság Kapacitás Probléma A kapacitás növekedése a biztonság csökkenését okozza sebesség emelése, forgalomsűrűség növekedése Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 3

4 Biztonság, veszélyeztetés, baleset (baleseti eseménylánc) A veszélyforrás nem jelent közvetlen veszélyt. Nincs veszélyeztetés. Passzív veszélyforrás Aktív veszélyforrás A veszélyforrás közvetlen veszélyt jelent. Baleset bekövetkezése Sérülés Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 4

5 A kockázat fogalma A kockázat egy veszélyeztető hatás jelentőségét fejezi. Alapvetően emberi, szubjektív érzés Gyakoriság gyakori valószínű A B 4 Súlyosság Kritikus Csekély 3 2 Katasztrofális Elhanyagolható 1 Kockázati paraméterekkel írjuk le Gyakoriság Súlyosság Egyéb paraméterek (pl. menekülési lehetőség) néha alig valószínűtlen rendkívül valószínűtlen C D E F Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 5

6 kockázat Társadalmilag elviselhető kockázat A kockázattűrést szubjektív szempontok befolyásolják pl. felelősség A kockázat csökkentése költségekkel jár abszolút biztonság nem létezik A ráfordítások és az elérhető eredmények megfelelő arányát keressük. Ri Ri Ri4 Ri3 Ri2 Ri1 K1 K2 K3 K4 kockázatcsökkentés költségek Ka Kb Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 6

7 Aktív és passzív kockázatcsökkentés Védelmi rendszerek A veszélyforrás nem jelent közvetlen veszélyt. Nincs veszélyeztetés. Passzív veszélyforrás Aktív veszélyforrás A veszélyforrás közvetlen veszélyt jelent. Baleset bekövetkezése Sérülés Biztonsági irányító rendszerek Passzív kockázatcsökkentés Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 7

8 Közlekedési szabályok Folyamatosan, azonos módon alkalmazott pl. jobbkéz-szabály, jobbra-tartási kötelezettség Fontos a szabályok ismerete, ezért a rendszerhez való hozzáférést korlátozzuk, képzéshez kötjük. Forgalom-, illetve szituációfüggően változó módon alkalmazott Forgalomirányítás A járműveknek engedélyt/utasítást adunk bizonyos mozgásokra. A járművek az engedélynek megfelelően mozoghatnak. A forgalomirányítás feladatai a biztonságos járműmozgások feltételeinek megteremtése, egyéb irányítási célok elérése (pl. energiafelhasználás csökkentése) Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 8

9 Irányítási utasítások és azok betartása Megfelelő utasítások Utasítások betartása Biztonság Közlekedés-, forgalomirányítás Járműirányítás Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 9

10 Irányítási utasítások és azok betartása Közúti közlekedés Gépi úton ellenőrzött utasítások jelzések révén. Ellenőrző mechanizmusok biztosítják, hogy ne jelenhessen meg olyan jelzés, amelynek következtében veszélyes forgalmi szituáció alakulhat ki, még meghibásodás esetén se. Az utasítások betartása humán döntésen alapul. Szabályozott rendszerhozzáférés Újabban: támogató rendszerek a járműveken Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 10

11 Irányítási utasítások és azok betartása Légi közlekedés Utasítások adása humán döntés. Utasítások betartása humán döntés. Alapja: támogató eszközök, magas szintű képzés, folyamatos tréning Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 11

12 Irányítási utasítások és azok betartása Vasúti közlekedés Jelzésadás menetengedély Gépi úton ellenőrzött Biztosítóberendezések Jelzések betartása Korán megjelenik a gépi úton való kikényszerítés. Vontmegállító, vonatbefolyásoló berendezések Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 12

13 Vasúti biztosítóberendezések Gépi úton hoz létre függést a jelzők és a váltók, illetve egyéb külsőtéri elemek között. A forgalmi szolgálattevő a szándékolt járműmozgáshoz vágányutat állít. A biztosítóberendezés a külsőtéri elemek állapota és a belső logikai állapota alapján ellenőrzi a tervezett járműmozgás biztonságosságát. Megakadályozza a jelző szabadra állítását, ha a feltételek nem teljesülnek. Technológia szerint: mechanikus, jelfogófüggéses, elektronikus ber Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 13

14 Vasúti biztosítóberendezések Weiche 11 WU WVE Text... kritisch > Notbed > Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 14

15 Vonatbefolyásolás A jelzők által mutatott jelzési kép feljuttatása a fedélzetre jelfeladó elemek, sínáramkörök, rádiós továbbítás A fedélzeten a pillanatnyi sebesség és a megengedett sebesség összevetése egyszerűbb esetben fékezés kiváltása jelzőmeghaladás esetén fejlettebb rendszer esetén a jelző előtti megállítás (célrafékezés) Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 15

16 Gépi eszközök a vasúti irányításban Probléma Hogyan kérhető számon ezektől a berendezésektől az a kompetencia, ami a humán irányítók kiképzése és folyamatos tréningje biztosít? Általában minél nagyobb egy humán irányító felelőssége, annál szigorúbb képzettségi követelményeket támasztunk. Műszaki rendszerek esetén minél nagyobb az adott műszaki rendszer szerepe a kockázatcsökkentésben, annál kevésbé engedhető meg, hogy ne lássa el a feladatát, azaz a biztonság annál magasabb szintjét kell elérni Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 16

17 Biztonsági rendszerek belső biztonsága Biztonsági funkciók A biztonsági irányító rendszerek és védelmi rendszerek funkcionalitása Biztonsági funkciók révén csökkentik a kockázatot az irányított folyamatban. Biztonsági funkcióik védekeznek a külső veszélyforrások ellen. Biztonsági integritás A berendezések belső biztonsága Az irányított folyamat megfelelően védve legyen az irányítórendszer saját, belső veszélyforrásaitól. Mekkora legyen a védekezés mértéke? Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 17

18 A biztonsági rendszerek belső veszélyforrásai Szisztematikus hibák A rendszer létrehozása során elkövetett emberi hibák, amelyek a rendszer üzemelése során helytelen működést okoznak. Specifikációs hibák, tervezési hibák, gyártási hibák, szoftverhibák stb. Fellépési gyakoriság nem adható meg. Véletlenszerű meghibásodások A rendszer üzemelése során fellépő meghibásodások. Fellépési gyakoriságuk megadható. A fellépési gyakoriságit befolyásolja az üzemmód, környezeti hatások, túlterhelés stb Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 18

19 A biztonság szintjének (biztonságintegritás) előírása Szisztematikus hibákra Biztonságintegritási szint, Safety Integrity Level, SIL pl. EN 50126: SIL1.. SIL4 Nem számszerűsíthető Véletlenszerű hibákra Eltűrhető veszélyeztetetési ráta, Tolerable Hazard Rate, THR [1/h] Számszerűsíthető célérték A két előírásnak összhangban kell lennie Eltűrhető veszélyeztetési ráta (THR) óránként, funkciónként Biztonságintegritási szint 10-9 THR < THR < THR < THR < Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 19

20 A szisztematikus hibák elleni védettség eszközei A fejlesztési, tervezési, gyártási folyamat szabályozása Életciklus modellek Követhetőség, áttekinthetőség, ellenőrizhetőség Ellenőrzési lépések Bevált módszerek alkalmazása A biztonságosság bizonyítékainak összefoglalása Safety Case Személyi feltételek Kompetencia Függetlenség Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 20

21 A szisztematikus hibák elleni védettség eszközei A fejlesztési, tervezési, gyártási folyamat szabályozása Életciklus modellek Követhetőség, áttekinthetőség, ellenőrizhetőség Ellenőrzési lépések Bevált módszerek alkalmazása A biztonságosság bizonyítékainak összefoglalása Safety Case Személyi feltételek Kompetencia Függetlenség Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 21

22 A szisztematikus hibák elleni védettség eszközei A fejlesztési, tervezési, gyártási folyamat szabályozása Életciklus modellek Követhetőség, áttekinthetőség, ellenőrizhetőség Ellenőrzési lépések Bevált módszerek alkalmazása A biztonságosság bizonyítékainak összefoglalása Safety Case Személyi feltételek Kompetencia Függetlenség Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 22

23 Véletlenszerű hibák elleni védettség (példa) Fail safe stratégia Hiba esetén biztonságos állapot felvétele működőképes állapot (0) akadályozó állapot (1) veszélyes állapot (2) 0 Biztonságos működéshez szükséges hibák detektálása megfelelő reakció (szabályozott leállás) Megvalósítás valódi fail safe összetett fail safe Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 23

24 Valódi fail safe rendszerek Alapelem: jelfogó Aszimmetrikus meghibásodási hajlam az ejtés valószínűsége nagyobb Ellenőrizhetőség érintkezők kényszervezetése Logikai kapcsolások Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 24

25 Összetett fail safe rendszerek Elektronikus elemek nincs aszimmetrikus meghibásodási hajlam Megoldás több független csatorna valódi fail safe összehasonlítás Továbbfejlesztés diverz csatornák szisztematikus hibák ellen szavazólogika (3-ból 2) hibatűrő rendszer A ÖH A Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 25

26 Összefoglalás A közlekedési folyamatok kockázatai a társadalmilag elviselhetőnél magasabbak, ezért kockázatcsökkentő műszaki rendszereket alkalmazunk. Ezek a rendszerek biztonságkritikus rendszerek, mert ha nem látják el a feladatukat, veszélyeztetések alakulhatnak ki. A biztonságkritikus rendszerekkel szemben ezért magasabb követelményeket támasztunk. További érdekes fejezetek: járművek irányítórendszereinek biztonsága önvezető járművek kockázatai Sághi Balázs - Biztonság, kockázat, biztonságkritikus rendszerek 26