智慧交通系统验收检测中的安全性与可靠性评估

智慧交通系统验收检测中的安全性与可靠性评估

高煜恒

        安徽优测检测研究院有限公司 安徽 合肥 230000

摘要：智慧交通系统（ITS）的安全性和可靠性对城市交通的畅通和安全至关重要，本文探讨了ITS的安全性与可靠性的定义及其重要性，并采用国际和国内相关标准，介绍了安全性和可靠性的评估方法；其中安全性评估依赖于多个关键步骤，如危害识别、风险评估及安全功能的验证，可靠性评估则涵盖了故障树分析和蒙特卡洛模拟等技术，通过这些方法可以全面地分析并提升ITS的性能。 

关键词：智慧交通系统，安全性，可靠性

一、安全性与可靠性的定义及其在智慧交通系统（ITS）中的重要性

安全性是指系统在运行过程中保障人员不受伤害、设备不遭破坏、环境不受污染的能力；可靠性则是指系统在规定的条件和时间内完成预期功能的能力。安全性与可靠性相互关联，一般来说，可靠性高的系统更容易保证安全性，而安全性低的系统会影响可靠性。智慧交通系统利用信息技术、通信技术、控制技术等手段，实现交通管理、交通服务、交通安全、交通效率的综合系统，涉及多种专业设备、软件、网络、数据等；其安全性与可靠性直接关系到城市交通的畅通、安全、环保、经济。如果智慧交通系统出现故障、失效、攻击等问题，可能会导致交通拥堵、事故、污染、损失等严重后果，甚至危及人民的生命财产安全，因此提高智慧交通系统的安全性与可靠性是保障城市交通运行的基本要求，也是实现智慧交通系统的目标和价值的必要条件[1]。

二、ITS安全性评估方法

（一）安全性评估的标准和框架

智慧交通系统的安全性评估标准和框架需遵循国际和国内相关标准，如ISO26262（道路车辆功能安全）和IEC61508（电子电气可编程电子系统的功能安全），这些标准为智慧交通系统的设计、实施、测试和维护提供了全面的安全生命周期管理框架；在这一框架下，安全性评估首需确定系统的安全完整性级别（SIL），该级别基于潜在风险的严重程度和发生可能性来制定，安全性评估的框架包括多个关键步骤：危害识别、风险评估、安全目标制定、安全需求分析以及安全功能的验证与确认，每一步骤都需精细地处理，确保系统分析的全面性和深入性；在危害识别阶段，分析系统可能引发的所有潜在危害情景，包括系统故障、人为错误和外部因素影响，风险评估则依据危害的可能性和影响程度来进行，从而确定哪些风险需要通过设计措施来缓解。

（二）主要安全性风险的识别与分类

在智慧交通系统中，安全性风险的识别与分类是评估过程的关键部分，旨在系统地分析和管理可能威胁到系统安全性的各种因素；安全性风险的识别过程涵盖了从技术故障到外部攻击的广泛因素，而分类则依据风险的来源和潜在影响进行。风险识别开始于对系统全面了解，包括其技术架构、功能要求以及操作环境，通过这一过程可以明确系统中的关键资产和潜在脆弱点。系统分析通常涉及多个层面，如物理设备层、网络通信层和应用软件层，每个层面都可能隐藏着特定的风险，如硬件故障、网络攻击或软件缺陷。安全性风险的分类基于其原因和后果，通常分为三大类：技术故障、人为错误和外部攻击；技术故障可能源自硬件故障、软件缺陷或系统配置错误，人为错误包括操作失误或维护不当，这些错误往往由于缺乏足够的培训或监督而发生，外部攻击则可能包括网络黑客攻击、物理破坏等，这类风险尤为严重，因其往往意图明确，旨在破坏系统运行或窃取数据[2]。

（三）安全性测试方法

智慧交通系统的安全性测试是确保系统能够抵抗内部故障和外部攻击的关键环节，在安全性测试方法中，渗透测试和代码审查是两种核心技术：渗透测试通过模拟黑客攻击或其他恶意行为来评估系统的安全防护能力，这种测试通常由专业的安全团队执行，他们尝试利用系统中存在的安全漏洞进行入侵，从而发现并修补这些漏洞，测试过程涵盖了网络层、应用层和物理层的渗透尝试，确保系统的各个方面都能抵抗攻击，成功的渗透测试能揭示系统的脆弱点，为进一步加强安全措施提供依据；代码审查则涉及对系统源代码的详细检查，以发现可能导致安全风险的编程错误和漏洞，代码审查可以手动进行，也可以借助自动化工具来辅助完成，通过细致的代码审查，可以在系统上线前修复潜在的安全问题，从而降低运行风险，这种方法特别重要，因为它直接关系到系统安全功能的内部结构和逻辑。

三、ITS可靠性评估方法

（一）可靠性评估的标准和指标

智慧交通系统的可靠性评估是确保系统能持续、稳定地执行预期功能的关键环节，其标准和指标提供了量化的评价方法；可靠性评估的标准通常依据国际和国内相关标准，如ISO9001质量管理体系和IEC61508功能安全标准，这些标准为可靠性管理提供了综合性的指导，涵盖系统的设计、实施、监控和维护等各个方面；采用这些标准可以确保智慧交通系统在整个生命周期内的可靠性，评估的指标包括但不限于系统的可用性、故障率、维修性和寿命等，其中可用性指系统在规定条件下可正常运行的比率，是评价系统可靠性的直接指标，故障率则记录在一定时间内系统出现故障的频率，是评估系统性能稳定性的重要指标，维修性关注系统发生故障后恢复到正常状态所需时间和资源的多少，直接影响到系统的整体可用性，系统寿命则评估在正常操作条件下系统能持续运行的时间长度

[3]。

（二）关键组件的可靠性分析

智慧交通系统的关键组件包括传感器、通信系统等，这些组件的可靠性直接影响到整个系统的性能和安全，因此对这些关键组件进行可靠性分析是至关重要的；传感器是智慧交通系统中收集环境和交通数据的基础，它们必须能够在各种气候和交通条件下准确无误地工作，可靠性分析中需对传感器的稳定性和精确度进行测试，包括其对温度、湿度、振动和尘埃的敏感性，通过这些测试可以评估传感器在实际交通环境中的表现，并确定其在极端条件下的故障率；通信系统则负责传感器和其他设备间的数据传输，是智慧交通系统中信息流转的关键，这一系统的可靠性分析侧重于其数据传输的连续性和安全性，评估中会模拟不同的网络条件如信号弱和网络拥堵等，测试通信系统在这些情况下的响应时间和数据丢失率，此外还需测试系统对于潜在的网络攻击的抵抗能力，确保数据传输的安全。

（三）可靠性模型和测试技术

智慧交通系统的可靠性模型和测试技术是关键工具，用于评估和优化系统的整体可靠性；故障树分析和蒙特卡洛模拟是两种在此领域广泛应用的方法。故障树分析（FTA）是一种自上而下的分析方法，通过构建故障树来识别导致系统关键故障的各种途径，故障树以图形方式表示故障与其原因之间的逻辑关系，使用逻辑门（如AND、OR门）来展示不同事件如何联合导致系统故障，该方法帮助分析人员识别那些可能导致系统失效的关键组件，从而采取适当的缓解措施来提高系统的可靠性；蒙特卡洛模拟是一种基于概率的模型，用于评估系统在不确定条件下的性能和可靠性，通过构建模型并多次运行模拟，可以生成系统可能响应的广泛结果，从而获得关于系统行为的统计数据，这种模拟考虑了各种随机变量，如组件故障率和维修时间，提供了一个全面的系统性能评估。

四、结论

文章通过系统的分析和研究提出了智慧交通系统在安全性和可靠性评估中的实际应用方法，对ITS的安全性和可靠性进行全面评估不仅能够预防和减少系统故障，还能有效地保护人员安全和环境健康；文章还强调了通过细致的代码审查和系统测试，可以在系统投入运行前有效地修复潜在安全问题，确保系统的稳定性和可靠性，通过实施这些评估和测试方法能够显著提升ITS的整体性能。

参考文献：

[1]许毅,陆斌,王家星.智慧停车系统可靠性与性能评测体系研究[J].环境技术,2021,39(3):7.

[2]张琳娟.基于车载传感网的交通异常信息检测与传输关键技术研究[D].北京交通大学,2024(4):29.

[3]包左军,朱立伟,杜妍.智慧公路形态特征浅析[J].中国交通信息化,2022(1):71-73.