Modélisation discrète et formelle des exigences temporelles pour la validation et l’évaluation de la sécurité ferroviaire

Temporal requirements checking in a safety analysis of railway critical systems

• Auteur / Autrice : François Defossez
• Direction : Simon Collart-Dutilleul, Philippe Bon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, génie informatique, traitement du signal et images
• Date : Soutenance le 08/06/2010
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Lille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'automatique, génie informatique et signal (LAGIS) (2004-2014) - 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 - Evaluation des Systèmes de Transports Guidés et leur Sécurité

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes échantillonnés

Méthodes formelles (informatique)

Spécifications

Ingénierie des systèmes

Passages à niveau

B (méthode formelle)

Petri, Réseaux de

Attestation

Sécurité ferroviaire

Fiabilité

Sécurité des systèmes

Mots clés libres

Sûreté de fonctionnement

Sécurité ferroviaire

Méthodes formelles

Réseaux de Petri temporels

Méthode B

Ingénierie des exigences

Certification

Dependability

Railway safety

Formal methods

Time Petri nets

B method

Requirements engineering

Assessment

Résumé

Le but de ce rapport est de présenter une méthode globale de développement à partir de spécifications informelles, depuis la modélisation graphique des exigences temporelles d'un système ferroviaire critique jusqu'à une implantation systématique au moyen de méthodes formelles. Nous proposons d'utiliser ici les réseaux de Petri temporels pour décrire le comportement attendu du logiciel de contrôle-commande à construire.Tout d'abord nous construisons un modèle des exigences p-temporel prenant en compte toutes les contraintes que doit vérifier le système. Nous proposons des outils et des méthodes capables de valider et de vérifier ce modèle. Ensuite, il s'agit de construire un modèle de processus solution en réseau de Petri t-temporel. Ce modèle illustre des exigences techniques relatives à un choix technologique ou architectural. L'objectif est double : tout d'abord il est nécessaire de vérifier la traçabilité des exigences ; ensuite, il faut vérifier que l'ensemble des exigences sources sont bien implémentées dans la solution préconisée et dans sa mise en oeuvre. Enfin, nous proposons une approche visant à transformer de façon systématique le modèle de processus en machine abstraite B afin de poursuivre une procédure formelle B classique. Finalement, le cas d'étude du passage à niveau, composant critique dans le domaine de la sécurité ferroviaire est décrit

The introduction of new European standards for railway safety, coupled with an increasing use of software technology changes the method of development of critical railway systems. Indeed, new systems have to be at least as good as the previous ones. Therefore the appropriate safety level of critical systems has to be proved in order to obtain the necessary approval from the authorities. Accordingly a high level of reliability and correctness must be reached by the use of mathematical proofs and then formal methods. We focus on the treatment of the temporal requirements in the level crossing case study which is modelled with p-time Petri nets, and on the translation of this model in a more formal way by using the B method. This paper introduces a methodology to analyse the safety of timed discrete event systems. First, our goal is to take out the forbidden state highlighted by a p-time Petri net modelling. This model deals with the requirements of the considered system and has to contain all the constraints that have to be respected. Then we aim at describing a process identified as a solution of the system functioning. This method consists in exploring all the possible behaviours of the system by means of the construction of state classes. Finally, we check if the proposed process corresponds to the requirements model previously built.Our case-study is the level crossing, a critical component for the safety of railway systems