Функциональная безопасность систем управления на железнодорожном транспорте. Монография

Предисловие
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ПОСТУЛАТЫ И ПРИНЦИПЫ
ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
1.1. Введение
1.2. Основные понятия функциональной
безопасности систем управления
1.2.1. Функция и полнота безопасности
1.2.2. Состояния безопасности
1.2.3. Постулаты обеспечения функциональной
безопасности
1.3. Принципы безопасности
1.3.1. Физические принципы безопасности
1.3.2. Технологические принципы безопасности
1.4. Жизненный цикл функциональной
безопасности системы управления
1.5. Основополагающие стандарты в области
функциональной безопасности
технических систем
1.5.1. Комплекс стандартов МЭК 61508
1.5.2. Стандарты в области железнодорожного
транспорта, связанные с вопросами
функциональной безопасности
1.5.3. Дополнительные стандарты, которые могут
использоваться для обеспечения функциональной
безопасности на железнодорожном транспорте
1.5.4. Направления развития стандартизации и
система учета в области функциональной
безопасности железнодорожных систем
1.5.5. Система учёта нормативных документов для
управления безопасностью на железных дорогах
Литература к главе 1
2. ГРАФОВЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
И НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НА
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
2.1. Исходные понятия
2.2. Введение. Постановка задачи
2.2.1. Введение
2.2.2. Постановка задачи
2.3. Графовый полумарковский метод моментов
2.4. Графовый полумарковский метод определения
показателей функциональной безопасности на
основе операторных преобразований
2.4.1. Постановка задачи
2.4.2. Основные положения
2.5. Приближенный графовый полумарковский
метод моментов
2.6. Алгоритм расчета показателей безопасности и
надежности систем графовыми методами
2.6.1. Подготовительный этап.....
2.6.2. Алгоритм расчета показателей безопасности
и безотказности невосстанавливаемых систем
2.6.3. Алгоритм расчета коэффициентов
готовности, безопасности и показателей
восстанавливаемости
Литература к главе 2
3. МОДЕЛИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НА Ж/Д ТРАНСПОРТЕ
3.1. Нормирование допустимого времени
существования опасного отказа
3.1.1. Оценка допустимого времени обнаружения
одиночного отказа
3.1.2. Оценка допустимого времени обнаружения
двойного отказа
3.1.3. Обсуждение результатов
3.2. Безопасность двухканальных систем
3.2.1. Введение
3.2.2. Модель функциональной безопасности
двухканальной системы со встроенными
средствами диагностики (вариант 1) -
3.2.3. Модель функциональной безопасности
двухканальной системы с внешним контролем
(вариант 2)
3.3. Оценка вероятности возникновения опасных
отказов при перезапуске двухканальных систем
3.3.1. Проблема перезапуска каналов
3.3.2. Постановка задачи
3.3.3. Модель для оценки вероятности
возникновения опасных отказов
3.4. Организация информационной системы
управления с комбинированной (двухуровневой)
функциональной безопасностью
3.4.1. Проблемы обеспечения высоких уровней
полноты безопасности
3.4.2. Постановка задачи -
3.5. Модели функциональной безопасности
комбинированной двухуровневой системы " ?
3.5.1. Оценка безопасности двухуровневой
системы, построенной по стратегии 1
3.5.2. Безопасность комбинированной системы,
построенной по стратегии 2
3.5.3. Безопасность комбинированной системы,
построенной по стратегии 31
3.5.4. Безопасность комбинированной системы,
построенной по стратегии 32
3.6. Базовая модель оценки опасных отказов в
критически важных системах
3.6.1. Анализ основных результатов
Литература к главе 3
4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО
БЕЗОПАСНЫХ
УСТРОЙСТВ
4.1. Безопасность релейной автоматики
4.1.1. Дефекты элементной базы
4.1 .2. Принципы и правила обеспечения
безопасности релейных схем
4.2. Функциональная безопасность бесконтактных
устройств
4.3. Структурные методы обеспечения
функциональной безопасности устройств
4.4. Безопасные двухканальные системы
4.4.1. Техническое решение Simis
4.4.2. Особенности контроля входных и выходных
устройств в безопасных системах
4.4.3. Типичные уязвимости функциональной
безопасности двухканальных систем
Литература к главе 4
5. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ
ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ
5.1. Систематические отказы, сбои, ошибки
5.1.1. Систематические ошибки и отказы по общей
причине
5.1.2. Сбои, сбойные ошибки
5.1.3. Ошибки в программном обеспечении
5.1.4. Ошибки данных. Свойства данных в
системах управления
5.1.5. Функциональные отказы вследствие
информационных атак на систему управления
5.2. Жизненный цикл функциональной
безопасности программных средств
5.3. Правила и этапы построения безопасных и
надежных программных средств
5.3.1. Характерные недостатки программных
средств
5.3.2. Маршрутная карта функциональной
безопасности
программного обеспечения
5.4. Технология разработки безопасных и
надежных программных средств
5.4.1. Рекомендации по разработке спецификации
требований
5.4.2. Предупреждение ошибок
5.4.3. Защитное программирование
5.4.4. Многоверсионное программирование
5.4.5. Обнаружение ошибок
5.4.6. Исправление ошибок
5.4.7. Устойчивость к ошибкам
5.5. Проектирование безопасного и надежного
программного обеспечения и его реализация
5.5.1. Верификация программного обеспечения
5.5.2. Интеграция программного обеспечения с
аппаратными средствами
5.6. Обеспечение функциональной безопасности и
надежности программных средств в процессе
эксплуатации и сопровождения
Литература к главе 5
6. МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ
ФУНКЦИОНАЛЬНО БЕЗОПАСНЫХ СИСТЕМ
6.1. Новые технологии обеспечения
функциональной безопасности систем управления
6.1.1. Введение
6.1.2. Требования интероперабельности
железнодорожных систем управления
6.1.3. Надежность системы ERTMS/ETCS
6.1.4. Новые подходы и требования
6.1.5. Формальные методы в стандартизации
6.2. Обеспечение функциональной безопасности
системы управления движением локомотивов с
помощью виртуального канала обработки
информации
6.2.1. Введение. Постановка задачи
6.2.2. Модели безопасности
6.2.3. Примеры анализа
6.2.4. Практические результаты
6.3. Функциональная безопасность и цифровые
двойники
6.3.1. Введение
6.3.2. Предлагаемая архитектура системы
управления с цифровым двойником
6.3.3. Оценка эффективности системы с цифровым
двойником
6.3.4. Практические результаты
6.4. Прогнозирование опасных отказов методами
искусственного интеллекта
6.4.1. Предпосылки построения предиктивной
динамической модели анализа опасных событий
6.4.2. Концептуальная математическая модель
оценки категорирования
6.4.3. Апробация прогнозирования опасных
отказов на основе методов искусственного
интеллекта
6.4.4. Обсуждение результатов
6.5. Оценка функциональной безопасности системы
беспилотного управления поездами
6.5.1. Постановка задачи
6.5.2. Концептуальная модель безопасности
системы автоведения поезда
6.5.3. Результаты анализа показателей
безопасности
6.5.4. Результаты анализа показателей
надежности системы автоведения поездов
6.5.5. Практические результаты
6.6. Оценка безопасности и бесперебойности
работы системы управления маневровым
локомотивом с техническим зрением
6.6.1. Введение
6.6.2. Постановка задачи
6.6.3. Модель исследования
6.6.4. Результаты исследования
6.6.5. Практические результаты
6.7. Обеспечение отказобезопасности и
кибербезопасности систем управления
6.7.1. Отказобезопасность системы управления
6.7.2. Кибербезопасность систем управления
Литература к главе 6
7. ПОДТВЕРЖДЕНИЕ СООТВЕТСТВИЯ ТРЕБОВАНИЯМ
БЕЗОПАСНОСТИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
7.1. Общие положения подтверждения
соответствия систем управления на
железнодорожном транспорте
7.1.1. Основные понятия
7.1.2. Подтверждение соответствия программного
обеспечения
7.1.3. Порядок комплексного подтверждения
соответствия требованиям функциональной и
информационной безопасности
7.2. Требования к функциональной и
информационной безопасности
7.2.1. Базовые требования к функциональной
безопасности
7.2.2. Требования к информационной безопасности
систем управления на железнодорожном
транспорте
7.3. Оценка соответствия заданным требованиям
7.3.1. Оценка соответствия требованиям
функциональной безопасности
7.3.2. Оценка соответствия требованиям
информационной безопасности
Литература к главе 7
Заключение
Приложение 1. Доказательства теорем
Приложение 2. Перечень учитываемых отказов
электронных компонентов