Génération de scénarios de tests pour la vérification de systèmes répartis : application au système européen de signalisation ferroviaire (ERTMS)

Generation of test scenarios for distributed system checking : application to the European Railway Traffic Management System (ERTMS)

• Auteur / Autrice : Sana Jabri
• Direction : El-Miloudi El-Koursi, Pascal Yim
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et informatique industrielle
• Date : Soutenance le 22/06/2010
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Lille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche sur les transports et leur sécurité (France). Unité de recherche Evaluation des systèmes de transports automatisés et de leur sécurité - Laboratoire d'automatique, génie informatique et signal (LAGIS)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes à paramètres répartis

UML (informatique)

Petri, Réseaux de

Spécifications

Intégration des systèmes (ingénierie)

Essais (technologie)

Signalisation ferroviaire

Europe

Transports ferroviaires

Mots clés libres

Système ERTMS

Interopérabilité ferroviaire

Modélisation objet UML

Transformation de modèles

Modélisation formelle

Génération de scénarios de test

ERTMS system

Railway interoperability

UML Object Modeling

Model transformation

Formal modeling

Test scenarios generation

Résumé

Dans les années 90, la commission européenne a sollicité la mise au point d’un système de contrôle commande et de signalisation ferroviaire commun à tous les réseaux des états membres : le système ERTMS « European Railway Traffic Management System ». Il s’agit d’un système réparti complexe dont le déploiement complet est long et coûteux. L’objectif global consiste à diminuer les coûts de validation et de certification liés à la mise en œuvre de ce nouveau système en Europe. La problématique scientifique réside dans la modélisation formelle de la spécification afin de permettre la génération automatique des scénarios de test. Les verrous scientifiques, traités dans cette thèse, sont liés d’une part à la transformation de modèle semi-formel en modèle formel en préservant les propriétés structurelles et fonctionnelles des constituants réactifs du système réparti, et d’autre part à la couverture des tests générés automatiquement. Les constituants sont sous la forme de boîte noire. L’objectif consiste à tester ces derniers à travers la spécification ERTMS. Nous avons développé une approche de modélisation basée sur le couplage de modèles semi-formels (UML) et de modèles formels (Réseaux de Petri). Ce couplage se fait à travers une technique de transformation de modèles. Nous avons développé ensuite une méthode de génération automatique de scénarios de test de conformité à partir des modèles en réseaux de Petri. Les scénarios de test ont été considérés comme une séquence de franchissement filtrée puis réduite du réseau de Petri interprété représentant la spécification. Ces scénarios ont été exécutés sur notre plateforme de simulation ERTMS

European Union set up a European rail traffic management system “ERTMS” to ensure, with high level of safety, train operation on different European networks. As the full deployment of this system is long and expensive, evolutions are necessary and raise other technological challenges. The goal is to determine how to use ERTMS specifications to produce test scenarios. This work presents methods, models and tools dedicated to the generation of test scenarios for the validation of ERTMS components based on functional requirements. The development of ERTMS system requires adequate methods for Modelling and evaluating its behavior. Evaluation and certification of the system can be done by generating test scenarios applying formal methods. The Unified Modelling Language (UML) is a widely accepted Modelling standard in industry. However, it is a semi-formal language and it does not allow verification of system behavior. In this case, formal models like Petri Net can be used. These methods are used in order to formalize ERTMS specification. Tests scenarios are generated on the basis of Petri net models. One scenario is considered like a firing sequence in the reachability graph of the Petri net. Then, test scenarios are applied on ERTMS platform simulator in order to check the components and to give test verdicts. Finally, the approach, developed in this document, has been applied to ERTMS components in order to demonstrate the validation and certification costs reduction and also to minimize the upgrade and retrofit constraints and validation cost