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Contributions to risk modeling and analysis at railway level crossings

/ Liang Ci / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 10-04-2018
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L’objet de cette thèse porte sur l'analyse quantitative des risques et les techniques de modélisation dans le but d'améliorer la sécurité aux PN. Les différentes contributions de ce travail peuvent être présentées selon quatre volets : Sur le premier volet, nous présentons une analyse quantitative de l'impact de divers facteurs (mode de transport, région géographique et moment de trafic) sur le niveau de risque aux PN. Sur le deuxième volet, et en se basant sur des données expérimentales fines obtenues à partir de l’instrumentation de 12 PN à différents endroits en France, une analyse quantitative du comportement des automobilistes est réalisée pour explorer les mécanismes de violation des automobilistes lors de la traversée d’un PN. Sur le troisième volet, nous proposons un modèle statistique multi-facteurs de prévision des accidents. Un tel modèle, en plus de la prise en compte d’une multitude de facteurs, nous fournit une estimation de la fréquence des accidents avec une précision considérablement élevée par rapport aux modèles existants. Sur le dernier volet, nous proposons un cadre de modélisation efficace et complet basé sur des réseaux Bayésiens (RB) pour le raisonnement causal. Les résultats de la phase de validation indiquent que ce modèle de risque présente une bonne performance d'estimation. En résumé, les contributions de cette thèse offrent une réponse directe à l’insuffisante connaissance sur les divers mécanismes qui sous-tendent les accidents PN. De telles contributions sont un nouveau pas vers l'identification de mesures de conception pratiques et de solutions techniques ciblées, afin d'améliorer la sécurité des PN.

Contribution à l'évaluation de la sécurité de systèmes de localisation ferroviaires basés sur les GNSS par la formalisation des concepts d'intégrité étendue

/ Legrand Cyril / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 16-12-2016
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Les GNSS (Global Navigation Satellite Systems), notamment le GPS sont aujourd'hui largement utilisés dans les systèmes de transport terrestre pour des applications sans impact sur la sécurité des biens et des personnes. Dans de telles situations, la qualité de l'information de localisation n'est pas un paramètre vital. Le service de localisation devient un élément critique dans un système ferroviaire. Les standards (EN 50126, EN 50128 et EN 50129) requièrent la détermination du degré de confiance que l'utilisateur peut placer dans le service délivré c’est à dire l'évaluation de la sûreté de fonctionnement avant la mise en service d'un nouveau système. Un service de positionnement basé sur un GNSS souffre d'une variabilité de la précision inhérente aux différentes configurations environnementales qu'un train traverse tout au long d'une mission. Cependant, les GNSS intéressent les communautés de transport ferroviaire afin d'améliorer les systèmes de contrôle-commande des trains tout en substituant les balises au sol par une solution embarquée. Après un état de l’art sur la localisation ferroviaire et sur les méthodes de sûreté de fonctionnement existantes, une analyse de sensibilité et causale sont faites afin de déterminer quelle est l’architecture de capteurs (avec un récepteur GNSS) adaptée pour répondre aux exigences de sécurité. Nous proposons ensuite une nouvelle approche pour l’évaluation de la sécurité des systèmes impliquant les GNSS grâce à l’intégrité, paramètre de performances des GNSS, étendu aux systèmes autres que GNSS et au milieu ferroviaire. Une évaluation de la sécurité sur un cas d’utilisation précis est réalisée grâce à l’approche proposée précédemment.

Contributions to model-based diagnosis of discrete-event systems

/ Boussif Abderraouf / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 12-12-2016
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L’objet de cette thèse porte sur le diagnostic des systèmes à évènements discrets modélisés par des automates à états finis, avec une extension vers les réseaux de Petri bornés et étiquetés. Les différentes contributions de ce travail peuvent être présentées selon deux volets, au regard des approches pionnières existantes dans la littérature: le diagnostic à base de diagnostiqueur, et le diagnostic à base de twin-plant. Sur le premier volet, i.e., le diagnostic à base de diagnostiqueur, nous proposons : - Une variante du diagnostiqueur avec une nouvelle structure qui nous permet de : (i) formuler une nouvelle condition nécessaire et suffisante pour l'analyse de la diagnosticabilité des fautes permanentes, (ii) développer une procédure systématique pour l'analyse de la diagnosticabilité (iii) établir un algorithme à-la-volée pour construire le diagnostiqueur et analyser la diagnosticabilité en parallèle. - Une extension de notre diagnostiqueur pour traiter des fautes intermittentes. - Une version hybride de notre diagnostiqueur, pour analyser la diagnosticabilité des réseaux de Petri bornés et étiquetés. Sur le deuxième volet, i.e., le diagnostic à base de twin-plant, nous proposons de nouvelles techniques pour l’analyse de diagnosticabilité de fautes permanentes et intermittentes dans le cadre de vérification par model-checking. Ainsi, la performance des techniques de model-checking et des outils associés peut être exploitée pour traiter des questions de diagnostic.

L’apprentissage performant du transport fluvial : quel accompagnement du projet de canal Seine-Nord Europe ?

/ Vaillant Ludovic / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 23-01-2014
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Le transport routier, aujourd’hui mode de transport dominant des biens et des personnes, soulève des enjeux sociétaux et environnementaux majeurs. En réponse, l’action publique favorise un « report modal » vers les transports ferroviaires et fluviaux. Elle se traduit principalement par de lourds investissements infrastructurels, à l’instar du projet de canal Seine-Nord Europe. Pour autant, ces politiques peinent à inverser la tendance, ce qui invite à trouver d’autres ressorts du report modal. La thèse s’intéresse au report modal vers la voie d’eau dans le transport de marchandises. L’approche évolutionniste qui fonde l’analyse, pose que les organisations logistiques et de transport (OLT), constituées dans le but de livrer une marchandise, se forment autour de connaissances spécifiques. L’hypothèse principale est alors que le transfert de la route au fluvial suppose une évolution des connaissances dans le cadre d’un apprentissage organisationnel. Cet apprentissage implique en outre une évolution radicale des connaissances, pour que les OLT fluviales soient performantes et pérennes. Une approche institutionnaliste explicite alors les modalités de sélection des connaissances et permet d’envisager in fine comment la puissance publique pourrait soutenir un apprentissage performant du transport fluvial. L’analyse s’appuie sur des entretiens semi-directifs effectués auprès de membres d’OLT choisies d’une part, dans la filière de l’agroalimentaire, filière parmi les principales utilisatrices de la voie d’eau, et d’autre part, dans d’autres filières, pour leur tentative, réussie ou non, de transformation d’OLT routières en OLT fluviales.

Formal specification and test of COTS-based embedded railway control/command architecture

/ Yang Jing / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 21-01-2013
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L’objectif du project FerroCOTS est de faire évoluer l’architecture de contrôle-commande ferroviaire embarqué des relais électriques vers des Composant-sur-Etagère (COTS) programmables, ici des cartes FPGA (Field-Programmable Gate Array en anglais). Toutefois, l'absence d’une méthode appropriée de spécification et vérification formelles est un obstacle important au développement d’une architecture de contrôle-commande à base de COTS. Dans cette thèse, nous proposons tout d'abord des techniques systématiques de raffinement des exigences brutes et qui permettent de transformer des exigences informelles en des spécifications formelles, tout en guidant et assistant le processus de raffinement et l'étape de formalisation. En l'occurrence, deux méthodes de raffinement des exigences ont été développées. Le cadre de formalisation choisi pour cette méthode de formalisation des exigences est la logique temporelle CTL*, qui est un sur-ensemble des logiques CTL (Computation Tree Logic en anglais) et LTL (Linear Time Logic en anglais). Ainsi, les exigences raffinées peuvent être formalisées à l'aide de CTL*. En outre, ces formules en CTL* offrent une base formelle pour la vérification et la validation du système. Puis, à partir des spécifications formelles exprimées sous forme de propriétés CTL*, nous présentons une méthode pour générer des scénarios de test à partir des formules CTL*. La méthode de test utilise le concept de « non-vacuité » pour générer des scénarios de test « Intelligents », qui soient capables de conduire la simulation à une réfutation d’une propriété pour que les bugs dans un système sous test peuvent être détectés.

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