CN108510185B - 道路车辆快速危害分析与风险评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种道路车辆快速危害分析与风险评估(Hazard Assessment by Risk Analysis，以下简称“HARA”)方法，可以快速地评估汽车安全完整性等级(Automotive Safety Integration Level,以下简称“ASIL等级”)。其中，方法包括：预估运行场景的暴露概率等级E0、E1、E2、E3或E4；将危害与运行场景结合得到危害事件并评估ASIL等级；当有ASIL等级评估为ASIL D的危害事件时，完成评估过程；当有ASIL等级评估为ASIL C或B或A或QM的危害事件时，则将暴露概率在E3以下或E2以下或E1以下或E0的运行场景从库中剔除，再将危害与库里余下的运行场景结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。从而有效地减少了危害事件的ASIL等级评估次数，节省了时间，加快了HARA速度。
Description
技术领域
本发明涉及道路车辆功能安全领域，特别涉及一种道路车辆快速危害分析与风险评估方法。
背景技术
随着量产乘用车的软件与机电一体化技术日益复杂，来自系统性失效与硬件随机失效的风险逐渐增加。在这种背景下，国际标准ISO 26262《Road Vehicle-FunctionalSafety》于2011年11月正式颁布，相应的国家标准GB/T 34590《道路车辆功能安全》于2017年10月正式颁布，上述标准适用于量产乘用车上的包含一个或多个电子电气系统的与安全相关的系统，其目的是通过提供适当的要求和流程来避免风险，保证电子电气系统的功能安全，确保驾驶员与道路行人的安全。
上述标准提供了一种特定的基于风险的分析方法以评估汽车安全完整性等级(ASIL等级)，其基本思路为：首先分析功能故障(Malfunction)可能导致的危害(Hazard)，再将危害与一组运行场景组合为一组危害事件(Hazard event)，并通过评估每个危害事件的严重度、暴露概率等级与可控度来评估出该危害事件的ASIL等级，最后以这组危害事件的严格程度最高的ASIL等级作为该危害的ASIL等级。
为了保证危害事件的全面性，通常需要数十个、甚至数百个运行场景与危害进行组合，传统方法中就需要针对每个危害进行数十次、甚至数百次严重度评估、可控度评估与ASIL等级评估，才能最终得到此危害的ASIL等级，工作量巨大。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种道路车辆快速危害分析与风险评估方法，该方法可以有效减少了危害事件的ASIL等级评估次数，节省时间，加快HARA速度。
为达到上述目的，本发明的实施例提出了一种道路车辆快速危害分析与风险评估方法，该方法包括以下步骤：预估每个运行场景的暴露概率等级E0、E1、E2、E3或E4；再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级；若有危害事件的ASIL等级评估为ASIL D，则完成ASIL等级评估过程；若有危害事件的ASIL等级评估为ASILC，则将暴露概率等级为E0、E1、E2、E3的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。若有危害事件的ASIL等级评估为ASIL B，则将暴露概率等级为E0、E1、E2的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。若有危害事件的ASIL等级评估为ASIL A，则将暴露概率等级为E0、E1的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。若有危害事件的ASIL等级评估为QM，则将暴露概率等级为E0的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。
根据本发明的实施例的道路车辆快速危害分析与风险评估方法，充分利用危害的ASIL等级是该危害与运行场景组合的所有危害事件的严格程度最高的ASIL等级这一规律，当已评估出较高ASIL等级的危害事件后，剔除那些由于暴露概率程度较低而不可能评估为更高ASIL等级的危害事件。这些剔除的危害事件不必再进行严重度评估、可控度评估与ASIL等级评估，从而该方法有效减少了危害事件的ASIL等级评估次数，节省时间，加快HARA速度，且并不会影响该危害的最终ASIL等级评估结果。
另外，根据本发明上述实例的道路车辆快速危害分析与风险评估方法还可以具有如下技术特征：
在本发明的实例中，在将所述危害与所述运行场景结合得到危害事件、并对危害事件进行严重度评估与可控度评估之前，首先对所有的运行场景的暴露概率等级进行评估为E0、E1、E2、E3或E4五个等级。
在本发明的实例中，当有危害事件的ASIL等级评估为ASIL D，则完成ASIL等级评估过程，而并不需要将危害与运行场景库中的余下运行场景组合为危害事件并进行严重度评估、可控度评估与ASIL等级评估。
在本发明的实例中，当有危害事件的ASIL等级评估为ASIL C，则将暴露概率等级为E0、E1、E2、E3的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。
在本发明的实例中，当有危害事件的ASIL等级评估为ASIL B，则将暴露概率等级为E0、E1、E2的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。
在本发明的实例中，当有危害事件的ASIL等级评估为ASIL A，则将暴露概率等级为E0、E1的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。
在本发明的实例中，当有危害事件的ASIL等级评估为QM，则将暴露概率等级为E0的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的道路车辆快速危害分析与风险评估方法流程图；
图2为根据本发明一个实施例的一种量产纯电动乘用车的驱动系统，是一个电子电气系统的与安全相关的、适用于ISO 26262或GB/T 34590的系统的架构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的实施例以一种量产纯电动乘用车的驱动系统作为应用对象，如图2所示。
可以理解的是，所述量产纯电动乘用车的驱动系统中，由动力电池提供能量，由驱动电机将电能转化为机械能，从而驱动道路车辆前进或后退。当所述量产纯电动乘用车的驱动系统发生故障时，有可能引发“非预期加速”与“非预期制动”这两种典型的危害。
图1为根据本发明一个实施例的道路车辆快速危害分析与风险评估方法流程图。
如图1所示，该道路车辆快速危害分析与风险评估方法包括以下步骤：
在步骤S101中，预估每个运行场景的暴露概率等级E0、E1、E2、E3或E4。表1为根据本发明一个实施例的所有运行场景表，共包含10个运行场景。这些运行场景包含了道路类型信息，例如高速路与越野路；包含了路面状态信息，例如正常路面、潮湿路面与冰雪路面；包含了交通状况信息，例如超车、前车距离过近、后车距离过近等。根据ISO 26262或GB/T34590，每个运行场景可以预估出不同的暴露概率等级E0、E1、E2、E3、E4，其中E0的暴露概率最低，E4的暴露概率最高。
表1根据本发明一个实施例的所有运行场景表
可以理解的是，所述量产纯电动乘用车的驱动系统的两个典型危害“非预期加速”与“非预期制动”与不同的运行场景组合，会得到不同的危害事件。举例而言，当危害“非预期加速”与运行场景“高速路上正常路面向前行驶，与后车距离正常”组合时，就不会产生危害事件；而当危害“非预期加速”与运行场景“高速路上正常路面向前行驶，与前车距离过近”组合时，就会得到危害事件“中速追尾前车”；而当危害“非预期加速”与运行场景“越野路上正常路面向前行驶超车，与对向来车距离正常”组合时，就会得到危害事件“高速正面碰撞”。
可以理解的是，根据ISO 26262或GB/T 34590，每个危害事件可以评估出不同的严重度等级S0、S1、S2、S3与不同的可控度等级C0、C1、C2、C3，其中S0的严重程度最低，S3的严重程度最高，其中C0的可控程度最高，C3的可控程度最低。举例而言，“中速追尾前车”的严重度等级被评估为S2，可控度等级被评估为C2；“高速正面碰撞”的严重度等级被评估为S3，可控度等级被评估为C2。
可以理解的是，当危害事件的暴露概率等级、严重度等级与可控度等级均评估完成之后，根据如表2所示的依据ISO 26262或GB/T 34590的ASIL等级评估表，就可以确定此危害事件的ASIL等级。表2未指出严重度为S0或可控度为C0情况下的ASIL等级，原因在于严重度S0意味着危害极小、可控度C0意味着完全可控，因此不会产生危害事件，相应的ASIL等级以no ASIL来标识。
表2依据ISO 26262或GB/T 34590的ASIL等级评估表
可以理解的是，当不同的危害与运行场景组合为危害事件时，暴露概率等级仅与运行场景有关，而与危害无关；而严重度等级与可控度等级均需要根据组合同的危害事件来进行重新评估。
举例而言，当危害“非预期加速”与运行场景“高速路上正常路面向前行驶，与前车距离过近”组合时，就会得到危害事件“中速追尾前车”，暴露概率等级为E3，严重度等级为S2，可控度等级为C2，可评估出ASIL等级为ASIL B；而当另一个危害“非预期刹车”与运行场景“高速路上正常路面向前行驶，与后车距离过近”组合时，就不会产生危害事件，或者说产生严重度等级为S0的危害事件，而评估出ASIL等级为no ASIL。
在步骤S102中，将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，根据该危害事件的ASIL等级来剔除运行场景库中的运行场景。
举例而言，如表3的第1行与第2行所示，危害“非预期加速”与运行场景库中的运行场景1与2分别结合得到危害事件的ASIL等级被评估为no ASIL，则执行步骤106，将暴露概率程度为E0的运行场景从运行场景库中剔除后。本发明的所述实施例的运行场景库中并没有暴露概率程度为E0的运行场景，因此无需剔除。
表3根据本发明一个实施例的危害“非预期加速”的ASIL等级评估表
| 序号 | 危害事件 | 暴露概率程度 | 严重度 | 可控度 | ASIL等级 |
| 1 | 无 | E2 | S0 | - | no ASIL |
| 2 | 无 | E4 | S0 | - | no ASIL |
| 3 | 高速正而碰撞 | E3 | S3 | C2 | ASIL B |
| 4 | 无 | E3 | S0 | - | no ASIL |
| 5 | 无 | E4 | S0 | - | no ASIL |
| 6 | 中速追尾前车 | E3 | S2 | C2 | ASIL B |
| 7 | 无 | E3 | S0 | - | no ASIL |
| 8 | 无 | E2 | S0 | - | no ASIL |
| 9 | 无 | E2 | S0 | - | no ASIL |
| 10 | 高速正而碰撞 | E1 | S3 | C3 | ASIL A |
进一步地，根据图1所示的流程，在执行步骤106之后再执行步骤102，如表3的第3行所示，危害“非预期加速”与运行场景库中的运行场景1与2结合得到危害事件的ASIL等级被评估为ASIL B，则执行步骤104，将暴露概率程度为E2、E1与E0的运行场景从运行场景库中剔除，即将运行场景库中的运行场景8、9、与10剔除，在后续步骤中，危害不需要再与所述的3个被剔除的运行场景结合为危害事件并评估ASIL等级，从而有效地减少了危害事件的ASIL等级评估次数，节省了时间，加快了HARA速度。
进一步地，根据图1所示的流程，在执行步骤104后再执行步骤102，如表3的第3、4、5、6行所示，危害“非预期加速”与运行场景库中的余下运行场景4、5、6与7结合得到危害事件，并评估ASIL等级。直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。
可以理解的是，本发明实施例的危害“非预期加速”的ASIL等级评估过程，仅分别进行了7次严重度等级评估、7次可控度等级评估与7次ASIL等级评估，而一般方法需要针对每个危害，共进行10次严重度等级评估、10次可控度等级评估、10次ASIL等级评估。因此，本发明实施例的危害“非预期刹车”的ASIL等级评估过程，节省了30％的严重度等级评估、可控度等级评估与ASIL等级评估次数，节省了时间，加快了HARA速度。
举例而言，如表4的第1行所示，危害“非预期刹车”与运行场景库中的运行场景1结合得到危害事件的ASIL等级被评估为ASIL A，则执行步骤105，将暴露概率程度为E1与E0的运行场景从运行场景库中剔除后，即将运行场景库中的运行场景9剔除，在后续步骤中，危害不需要再与被剔除的运行场景结合为危害事件并评估ASIL等级，从而有效地减少了危害事件的ASIL等级评估次数，节省了时间，加快了HARA速度。
表4根据本发明一个实施例的危害“非预期制动”的ASIL等级评估表
| 序号 | 危害事件 | 暴露概率程度 | 严重度 | 可控度 | ASIL等级 |
| 1 | 中速被追尾 | E2 | S2 | C3 | ASIL A |
| 2 | 高速被追尾 | E4 | S3 | C2 | ASIL C |
| 3 | 高速正面碰撞 | E3 | S3 | C2 | ASIL B |
| 4 | 高速被追尾 | E3 | S3 | C3 | ASIL C |
| 5 | 无 | E4 | S0 | - | no ASIL |
| 6 | 无 | E3 | S0 | - | no ASIL |
| 7 | 中速被追尾 | E3 | S2 | C3 | ASIL B |
| 8 | 高速被追尾 | E2 | S3 | C2 | ASIL C |
| 9 | 中速被追尾 | E2 | S2 | C2 | ASIL B |
| 10 | 高速正面碰撞 | E1 | S3 | C3 | ASIL A |
进一步地，根据图1所示的流程，在执行步骤105之后再执行步骤102，如表4的第2行所示，危害“非预期刹车”与运行场景库中的运行场景2结合得到危害事件的ASIL等级被评估为ASIL C，则执行步骤103，将暴露概率程度为E3、E2、E1与E0的运行场景从运行场景库中剔除后，即将运行场景库中的运行场景3、4、6、7、8与9剔除，在后续步骤中，危害不需要再与上述6个被剔除的运行场景结合为危害事件并评估ASIL等级，从而有效地减少了危害事件的ASIL等级评估次数，节省了时间，加快了HARA速度。
进一步地，根据图1所示的流程，在执行步骤103后再执行步骤102，如表3的第5行所示，危害“非预期加速”与运行场景库中的余下的运行场景5结合得到危害事件，并评估ASIL等级。直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。
可以理解的是，本发明实施例的危害“非预期加速”的ASIL等级评估过程，仅分别进行了3次严重度等级评估、3次可控度等级评估与3次ASIL等级评估，而一般方法需要针对每个危害，共进行10次严重度等级评估、10次可控度等级评估、10次ASIL等级评估。因此，本发明实施例的危害“非预期刹车”的ASIL等级评估过程，节省了70％的严重度等级评估、可控度等级评估与ASIL等级评估次数，节省了时间，加快了HARA速度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种道路车辆快速危害分析与风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
预估每个运行场景的暴露概率等级E0、E1、E2、E3或E4；
将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级；
若有危害事件的ASIL等级评估为ASIL D，则完成ASIL等级评估过程；
若有危害事件的ASIL等级评估为ASIL C，则将暴露概率等级为E0、E1、E2、E3的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程；
若有危害事件的ASIL等级评估为ASIL B，则将暴露概率等级为E0、E1、E2的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程；
若有危害事件的ASIL等级评估为ASIL A，则将暴露概率等级为E0、E1的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程；
若有危害事件的ASIL等级评估为QM，则将暴露概率等级为E0的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。
2.根据权利要求1所述的道路车辆快速危害分析与风险评估方法，其特征在于，在将危害与运行场景结合得到危害事件、并对危害事件进行严重度评估与可控度评估之前，首先对所有的运行场景的暴露概率等级进行评估为E0、E1、E2、E3或E4五个等级。
3.根据权利要求1或2所述的道路车辆快速危害分析与风险评估方法，其特征在于，将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，根据该危害事件的ASIL等级来剔除运行场景库中的运行场景，在后续步骤中，危害不需要再与被剔除的运行场景结合为危害事件并评估ASIL等级，从而有效地减少了危害事件的ASIL等级评估次数，节省了时间，加快了HARA速度。
4.根据权利要求3所述的道路车辆快速危害分析与风险评估方法，其特征在于，当有危害事件的ASIL等级评估为ASIL D，则完成ASIL等级评估过程，而并不需要将危害与运行场景库中的余下运行场景组合为危害事件并进行严重度评估、可控度评估与ASIL等级评估。
5.根据权利要求3所述的道路车辆快速危害分析与风险评估方法，其特征在于，当有危害事件的ASIL等级评估为ASIL C，则将暴露概率等级为E0、E1、E2、E3的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。
6.根据权利要求3所述的道路车辆快速危害分析与风险评估方法，其特征在于，当有危害事件的ASIL等级评估为ASIL B，则将暴露概率等级为E0、E1、E2的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。
7.根据权利要求3所述的道路车辆快速危害分析与风险评估方法，其特征在于，当有危害事件的ASIL等级评估为ASIL A，则将暴露概率等级为E0、E1的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。
8.根据权利要求3所述的道路车辆快速危害分析与风险评估方法，其特征在于，当有危害事件的ASIL等级评估为QM，则将暴露概率等级为E0的运行场景从运行场景库中剔除后，再将危害与运行场景库里的尚未与危害结合的运行场景逐个结合，得到危害事件并评估ASIL等级，直到运行场景库中不存在尚未与危害结合的运行场景为止，完成评估过程。
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