Methodische Modellierung und Analyse von Sicherungssystemen des Eisenbahnverkehrs

Slovak, Roman

Derzeit werden in den europäischen Ländern noch unterschiedliche organisatorische Strukturen, Strategien und betriebliche Regeln genutzt, um einen sicheren Eisenbahnverkehr zu gewährleisten. Der gemeinsame europäische Markt und die Anforderung an die Interoperabilität führen zum Bestreben nach Harmonisierung. Aus diesem Grund wurden von der CENELEC die ersten europäischen Normen erarbeitet, die die Verlässlichkeit im Sinne eines Oberbegriffes für Sicherheit, Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Instandhaltbarkeit (RAMS) der Eisenbahnleit- und -sicherungssysteme betreffen. Um eine ausreichende Genauigkeit der Risikobewertung zu erreichen, ist ein holistischer Ansatz der Beschreibung aller beitragenden Risikofaktoren notwendig. Das grundlegende Konzept der in dieser Arbeit angewendeten PROFUND-Methode zur Sicherheitsanalyse von Eisenbahnsystemen sieht vor, für alle Einflussfaktoren des Risikos im Eisenbahnbetrieb ein einziges formales Beschreibungsmittel zu verwenden. Dieses betrifft einerseits den gesteuerten Verkehrsprozess (Proces), in welchem das Potential für Auftritt von unerwünschten Ereignissen besteht, anderseits die Funktionalität (Functionality) und Verlässlichkeit (Dependability) des untersuchten Eisenbahnleit- und -sicherungssystems. Ziel dieser Arbeit ist zu zeigen, wie die Nutzung eines formalen Beschreibungsmittels die risikobasierte Sicherheitsanalyse methodisch unterstützen kann. Als geeignete formale Notation wurden Petrinetze gewählt. Diese Wahl wurde einerseits durch einen ausgereiften mathematischen Hintergrund und breite Analysemöglichkeiten begründet, die bereits zu vielen praktischen Anwendungen geführt haben, andererseits durch deren Universalität. Das wichtigste Ziel der Arbeit ist es, die methodische Anwendung des Beschreibungsmittels dem Leser soweit wie möglich nahe zu bringen. Neben der Darstellung des Nutzungspotentials der formalen Herangehensweise, wurde darauf geachtet, den Bezug zum traditionellen Vorgehen beizubehalten und den formalen Ansatz als seine mögliche Erweiterung mit erkennbarem Mehrwert zu sehen. Die Arbeit zeigt im Detail, wie die Petrinetze einerseits zur Beschreibung der Unfallschwere und andererseits der Unfallursachen aus dem Eisenbahnbetrieb, Systemverlässlichkeit oder Systemimplementierung eingesetzt werden können. Die parallele Anwendung der einzelnen Schritte des vorgestellten methodischen Vorgehens an Beispielen aus dem Eisenbahnbereich unterstützt die allgemeingültigen Ausführungen mit praxisnahen Erklärungen. Abschließend wird die vorgestellte PROFUND-Methode auf dem Beispiel der Definition der Sicherheitsanforderungen für ein Bahnübergangssicherungssystem vorgestellt.

Nowadays diverse railway safety organizational structures, strategies and operational practices are still used in many European countries. To harmonize the technical and the operational systems, the European Union has set up a set of CENELEC Standards with the aim of providing direction and guidance in the areas of RAMS (Reliability, Availability, Maintainability and Safety) In order to reach the satisfactory precision degree of the risk evaluation, a holistic approach for description of all contributing risk factors is needed. The concept of the PROFUND-method for safety analysis of railway systems, described in this work, is based on the use of a single formal description mean of all influenting factors of the railway operation risk. This concerns on one hand the description of the operational Process , which allocates the potential of the undesired operation events and on the other hand the description of the Functionality and Dependability of the investigated railway control and safety system. The aim of the work is to show, how the application of a formal description mean can methodically support a risk based safety analysis. As a suitable formal description mean were chosen the Petri Nets. This choice is justified on one hand by a sound mathematical background and large analysis possibilities leading already to many successful applications, and on the other hand by their universality. The most important aim of this work is to bring the reader to the methodical application of the formal description mean as close as possible. Beside the presentation of the advantages of the formal method, the relation to the conventional approaches was kept and the formal approach was presented as an extension with a specific added value. The work shows in detail, how the Petri Nets can be used for description of the accident consequences as well as the accident causes arising in the railway operation or in system dependability on functional or technical level. The parallel application of all steps of the presented methodical procedure by examples from the railway area supports the theory with practical evidence. To sum up the PROFUND- Method is presented by an example of safety requirements definition for a level crossing safety system.

Vorschau

Zitieren

Zitierform:

Slovak, Roman: Methodische Modellierung und Analyse von Sicherungssystemen des Eisenbahnverkehrs. 2006.

Zugriffsstatistik

Gesamt:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:
12 Monate:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:

Details anzeigen

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export