Railway Safety according TSI

RAMS in Bahnanwendungen: 
Gesetzgebung, Normen und Methoden

Anmerkung: Die Akronyme in der deutschen Version des Textes entsprechen weiterhin den gebräuchlichen englischen Termini.

Die Sicherstellung von Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Wartbarkeit und Sicherheit (RAMS) ist ein entscheidender Aspekt der Entwicklung und des Betriebs von Eisenbahnsystemen. Mit dem politischen Ziel der Interoperabilität europäischer Eisenbahnen wurden die technischen Anforderungen an die Eisenbahnsysteme, an einzuhaltende Prozesse und an zu verwendende Methoden vereinheitlicht. Ein anforderungskonformes – ein zulassungsfähiges - Eisenbahnsystem erfordert neben der Erfüllung technischer Anforderungen auch einen vielschichtigen Prozess, welcher in Teilen, vergleichbar den technischen Anforderungen, in Technischen Spezifikationen für die Interoperabilität (TSI) definiert wird und dessen Details in „harmonisierten“, EN-Normen festgelegt werden. TSIs und harmonisierte EN-Normen bilden somit den rechtlichen und technischen Rahmen für den gesamten Lebenszyklus eines Eisenbahnsystems und die Basis für deren sicheren, zuverlässigen und interoperablen Betriebs.

Interoperabilitätsrichtlinie und TSIs als rechtlicher Rahmen für Bahnsysteme

Den gesetzlichen Rahmen für Eisenbahnsysteme in der Europäischen Union basieren auf der Interoperabilitätsrichtlinie und den Technischen Spezifikationen für die Interoperabilität (TSIs). Deren Erfüllung, bzw. die Erfüllung der nationalen Gesetzgebung im Falle einer Richtlinie, sind für die jeweils betroffenen Systeme verbindlich.

Zu den wichtigsten TSI gehören:

1. Interoperabilitätsrichtlinie (2016/797): Definiert Bedingungen für Interoperabilität innerhalb des Eisenbahnsystems der Europäischen Union und definiert dessen Teilsysteme, aus struktureller und funktionaler Sicht.
2. TSI Infrastruktur (1299/2014): Regelt das Teilsystem "Infrastruktur" und stellt die Einhaltung der Interoperabilitätsanforderungen für neue und modernisierte Schienenverkehrsinfrastrukturen sicher.
3. TSI Energie (1301/2014): Regelt das Teilsystem Energie und setzt Standards für Stromversorgung, Energieeffizienz und Wartung.
4. TSI Fahrzeuge (1302/2014): Definiert Bedingungen für die Interoperabilität von Lokomotiven und Fahrzeugen für den Personenverkehr, um sicherzustellen, dass sie sowohl Sicherheits- als auch Leistungskriterien erfüllen.
5. TSI Zugsteuerung, Zugsicherung und Signalgebung (2023/1695): Definiert Bedingungen für die Zugsteuerung, die Zugsicherung und die Signaltechnik, einschließlich automatisiertem Zugbetrieb und verbesserter digitaler Kommunikation.
   Ersetzt die Verordnung (2016/919).

EN-Normen und der V-Zyklus in RAMS

Die EN 50126-Reihe, mit dem darin definierten V-Zyklus, bildet das Fundament des RAMS-Prozesses in Bahnanwendungen der Europäischen Union. Dieser eisenbahnspezifische V-Zyklus erzwingt einen systematischen Ansatz, indem er detailliert sowohl die Inhalte als auch die Verifizierungs- und Validierungsaktivitäten für jede Lebenszyklusphase definiert, um so die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems während seines gesamten Lebenszyklus zu gewährleisten.

Komplettiert wird die EN 50126-Reihe durch die EN 50657, die den Lebenszyklus von OnBoard-Software definiert. 

Für die höchsten Sicherheitsanforderungen der Systeme der Zugsteuerung, Zugsicherung und Signalgebung (CCS) sind die Lebenszyklen definiert in der EN 50128 für Software und der EN 50129 für Elektronik. 

Zusammen bilden diese Standards einen umfassenden Rahmen für das Erreichen einheitlicher RAMS-Ziele in allen Teilsystemen eines Bahnprojekts.

Methoden zur RAMS-Implementierung

Zu den wichtigsten Methoden, auf die in den EN-Normen verwiesen wird, gehören:

• Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA): Identifiziert potenzielle Fehler innerhalb eines Systems und hilft, Risiken frühzeitig in der Entwurfsphase zu mindern.
• Fehlerbaumanalyse (Fault Tree Analysis, FTA):  Analyse zur Bestimmung der Auftretenswahrscheinlichkeit eines bestimmten Fehlers auf der Betrachtungsebene durch Analyse der Auftretenswahrscheinlichkeit und des Zusammenwirkens ursächlicher oder beitragender Vorkommnisse.
• Zuverlässigkeits-Block-Diagramme (RBD): Verfahren zur Modellierung und zur qualitativen und quantitativen Bestimmung der Systemzuverlässigkeit.
• Bestimmung des Safety Integrity Levels (SIL): Qualitative Allokation und Bestimmung 
• Hazard-Log-Management: Während des gesamten Lebenszyklus verfolgt ein Gefahrenprotokoll die identifizierten Risiken und die Umsetzung von Maßnahmen zur Risikominderung und stellt sicher, dass alle Gefahren systematisch gemanagt werden, bevor das System eingesetzt wird.

Diese Methoden stellen sicher, dass die Bahnsysteme sowohl die technischen als auch die sicherheitstechnischen Anforderungen erfüllen, die in den einschlägigen Normen festgelegt sind, und berücksichtigen Risiken über Hardware- und Softwaresysteme hinweg.

Fazit: Die Bedeutung von Compliance

Bei Bahnprojekten ist die Einhaltung sowohl der EN-Normen als auch der TSI nicht nur eine technische Notwendigkeit, sondern auch eine gesetzliche Anforderung. Normen wie EN 50159 stellen sicher, dass kritische Kommunikationssysteme ihre Integrität auch in schwierigen Umgebungen behalten, während die umfassenderen Normen wie EN 50126 sicherstellen, dass alle Aspekte des Bahnbetriebs die strengen RAMS-Ziele erfüllen. 

Da sich die Eisenbahnsysteme weiterentwickeln, wird es von entscheidender Bedeutung sein, sowohl mit den Gesetzesänderungen als auch mit den technischen Standards Schritt zu halten. Zukünftige Artikel werden sich mit spezifischen Aspekten von RAMS befassen, wie z. B. der Identifizierung von Gefahren und der Entwicklung von Sicherheitsnachweisen, und tiefere Einblicke in die Methoden geben, die einen sicheren und zuverlässigen Bahnbetrieb unterstützen.