An Hcpn Pattern for Railway Safety Critical Scenarios Formal Modeling
Résumé
Analyzing railway critical scenarios usually involves a large team of diverse railway abilities and skills. This paper presents a formal modeling pattern for Hierarchical Colored Petri Nets (HCPN) in modeling railway safety critical scenarios. Indeed, under the French project called 'PERFECT', our long-term objective is to formalize and automate a significant part of railway scenarios modeling. The purpose of this contribution is to bring a first proposition of a standardized modeling way able to deal with the models complexity resulting from the various modeling capabilities for railway scenarios. In fact, HCPN modeling freedom is preventing from accurate information aggregation and a beneficial use of those models in an overall safety analysis. The proposed pattern is based on modular High Level Petri Nets and consists in describing all the railway scenario episodes while incorporating most relevant safety components of the system, such as safety regulation procedures, interlocking and even human involvement, enabling a larger gathering of information and allowing the study of diverse issues in a same global model. This work intends to bring a concrete and reusable HCPN pattern for modeling in order to facilitate studies of accidental scenarios considering automatic mechanisms and human tasks. A concrete application of the pattern was made for the real accidental scenario of 'Saint Romain en Gier'.
L'analyse des scénarios ferroviaires critiques implique de grandes compétences sur des domaines ferroviaires très diverses. Cet article présente une méthodologie de modélisation formelle s'appuyant sur les réseaux de Petri colorés hiérarchiques (HCPN) pour la modélisation des scénarios critiques de sécurité ferroviaire. Ainsi, dans le cadre du projet français «PERFECT», notre objectif à long terme est de formaliser et d'automatiser une partie significative de la modélisation de scénarios. Le but de cette contribution est d'apporter une première proposition de modélisation standardisée capable de traiter la complexité des modèles résultant des différentes capacités de modélisation pour les scénarios ferroviaires. En fait, la liberté de modélisation de HCPN empêche une agrégation précise des informations et une utilisation bénéfique de ces modèles dans une analyse de sûreté globale. Le schéma proposé est basé sur des réseaux de Petri modulaires de haut niveau et consiste à décrire tous les épisodes de scénarios ferroviaires tout en intégrant les composants de sécurité les plus pertinents du système, tels que les procédures de régulation de sécurité, l'enclenchement et même la contribution d'un être humain. Ce travail vise à apporter un modèle HCPN concret et réutilisable pour la modélisation afin de faciliter l'étude de scénarios accidentels prenant en compte les mécanismes automatiques et les tâches humaines. Une application concrète de ce patron a été faite pour le scénario accidentel réel de "Saint Romain en Gier".