بررسی سطوح تمامیت ایمنی با استفاده از درخت خطای فازی (مطالعه موردی در صنعت ریلی)

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی راه آهن، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی راه آهن، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی راه آهن، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

چکیده

مسئله ایمنی در همه محیط های کاری امری بسیار مهم و ضروری است. صنعت همیشه با این معضل روبروست که چگونه سطح تمامیت ایمنی مورد نیاز برای  سیستم‌های ایمنی خود را تعیین نماید. هدف از انجام این مطالعه تعیین سطح تمامیت ایمنیدر شرایط عدم قطعیتبا استفاده از استاندارد 61508 IEC است. در ابتدا به بررسی مفهوم شاخصسطوح تمامیت ایمنیبا استفاده از دیدگاه استاندارد 61508 IEC ‌ پرداخته می‌شود و باتوجه به وجود عدم قطعیت در مراحل مختلف فرآیند اندازه گیری، به در نظر گرفتن عدم قطعیت در پارامترهای ورودی مساله و  بهمحاسبه کمی شاخص در شرایط عدم قطعیت پرداخته ایم. .جهت تعیین خطای سیستم از درخت خطای فازی استفاده شده است و با تعیین میزان تعلق سیستم ایمنی به هریک از سطوح تمامیت ایمنی در محیط فازی، سطح تمامیت ایمنی سیستم تعیین می شود. استفاده از رویکرد فازی باعث می شود که بتوان میزان تعلق سیستم را به هریک از سطوح ایمنی با دقت بیشتری تعیین نمود. در این مقاله،  سیستم ترمز قطار به عنوان مطالعه موردی بررسی شده است و نتایج، نشان دهنده دقت بیشتر در تعیین سطوح تمامیت ایمنی سیستم است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Safety Integrity Level (SIL) Analysis by the Usage of Fuzzy Fault Tree Analysis (Case Study in Railway Industry)

نویسندگان [English]

  • Hasti Jafari 1
  • Mohammad Ali Sandidzadeh 2
  • Keivan Ghoseiri 3
  • Amir Amir Ghavibazoo 1
1 MSc. Department of Railway Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Department of Railway Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
3 Department of Railway Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

 The industry has been faced with the difficulty of Safety level determination for their systems. Safety is one of the most important issues in all environments. In this study, the most important thing is to determine the safety integrity level by the usage of IEC61508 standard in an uncertainty environment. At first, the concept of safety integrity level index is determined in IEC61508 standard and then the uncertainty issues are considered in the input parameters of the model. It should be noted that the uncertainty should be considered in our model because in our real environment, the processes of data gathering has uncertainty, which is clearly explained in our paper.  The fault tree analysis is used to determine the fault rate of the system and the dependence of the safety system to each safety integrity level is determined more carefully by implementing the fuzzy approach. This study is implemented on train barking system as a case study and the safety level has been appointed more accuracy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Safety integrity level
  • fault tree
  • Fuzzy theory
  • Safety Instrument Systems
- رضوانی، محمد علی و جعفریان، احسان (1391) " توسعه یک مدل تحلیلی از علل و پیامدهای ناشی از خروج از خط قطار مسافری در راه آهن جمهوری اسلامی ایران"، فصلنامه مهندسی حمل و نقل، سال دوم، شماره چهارم، تابستان 1390، ص. 317-333.
- IEC61508 Standard (1999) “Functional safety of electrical/ electronical/ programmable electronic safety-related systems”, International Electro Technical Commission.
-Bukowski, J.V. and Goble, W. M. (1995) “Using Markov models for safety analysis of programmable electronic systems”, ISA Transactions, Vol. 34, No. 2, pp. 193_198.
-Bukowski, J. V. (2005) “A comparison of techniques for computing PFD average”, Annual Reliability and Maintainability Symposium, Proceedings, pp. 590-595.
-Bukowski, J. V. (2006)” Using Markov models to compute probability of failed dangerous when repair times are not exponentially distributed”, Reliability Engineering and System Safety, Vol. 71, No. 1, pp. 201-208.
-Guo, H., Yang, X. (2007)” A simple reliability block diagram method for safety integrity verification”, Reliability Engineering and System Safety, Vol. 92, No. 1, pp. 1267–1273.
-Komal. (2015) "Fuzzy fault tree analysis for patient safety risk modeling in healthcare under uncertainty", Applied Soft Computing, Applied Soft Computing, Vol. 37, No. 1, pp. 942_951.
-Lavasani, S. M., Ramzali, Nahid, Sabzalipour, Farinaz and Akyuz, Emre  (2015) "Utilisation of fuzzy fault tree analysis (FFTA) for quantified risk analysis of leakage in abandoned oil and natural-gas wells", Ocean -Engineering, Vol. 108, No. 1, pp. 729-737.
-Lee, L.W. and Chen, S. M. (2008) "Fuzzy risk analysis based on fuzzy numbers with different shapes and different deviations", Expert Systems with Applications, Vol. 34, No. 4, pp. 2763–2771.
-Liu, P., Yang, L. Gao, Z. Li, S. and Gao, Y. (2015) "Fault tree analysis combined with quantitative analysis for high-speed railway accidents", Safety Science, Vol. 79, No 1, pp. 344-357.
-Markowski, A. S. and  Mannanb, M. S. (2008) "Fuzzy risk matrix", Journal of Hazardous Materials, Vol. 159, No.1, pp. 152–157.
-Sallak, M., Simon,C. and Aubry,J. F. (2008) "A fuzzy probabilistic approach for determining safety integrity level", IEEE Transactions on Fuzzy Systems, Vol. 16, No. 1, pp. 239 – 248.
-Purba, J. H., Tjahyani, D.T.S. Ekariansyah, A.S. and Tjahjono, H. (2015) "Fuzzy probability based fault tree analysis to propagate and quantify epistemic uncertainty", Annals of Nuclear Energy, Vol. 58, No.1, pp. 1189-1199.
-Redmill, F.  (2000) "Understanding the use, misuse and abuse of safety integrity levels", Eighth Safety-critical Systems Symposium, Southampton, UK, Springer.
-Sato, Y. (2007) “Throwing a bridge between risk assessment and functional safety”, SICE Annual Conference, Kagawa University, Japan, pp. 17-20.
-Shu, Y. and Zhao, J.  (2014) "A simplified Markov-based approach for safety integrity level verification", Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol. 29, No.1, pp. 262-266.
-Simpson, K. G. L. and Kelly, M. (2003) "Reliability assessments of repairable systems – Is Markov Modeling -correct?", Safety and Reliability, Vol. 22, No. 2, pp. 19-39.
-Smith, D. J. and Simpson, K. G. L. (2004) "Functional safety-A straightforward guide to applying IEC 61508 and related standards", Elsevier, Second Edition.
-Summers, A. E.  (1998) "Techniques for assigning a target safety integrity level", ISA Transactions, Vol. 37, pp. 95_104.
-Wenjin, Z. Nan, L. and Xinwei, L. (2012) "Estimating technology of safety integrity level of safety-related systems in high-speed train." IERI Procedia, Vol. 1, No. 1, pp. 172-177.
-Weber, D. P.  (1994) "Fuzzy fault tree analysis", IEEE, Vol. 3, No. 1, pp. 1899-1904