Warum sicherheitsrelevante Systeme in Zügen zertifizieren?

Image

Regioflexx, das integrierte Bremssteuerungssystem der neuesten Generation von Wabtec für Hauptstreckenanwendungen, wurde vom TÜV SÜD für das Sicherheitskonzept zugelassen und von DB Systemtechnik in der Konstruktionsphase als 100% konform mit allen relevanten EN-Normen befunden. Fahrzeughersteller und -betreiber entscheiden sich für die Verwendung zertifizierter Komponenten und ermöglichen so die vollständige Zertifizierung von Zügen, insbesondere wenn es um sicherheitskritische Elemente wie Bremsen geht. Mit Regioflexx, einer vollständig zertifizierten Lösung auf dem neuesten Stand der Technik, unterstützt Wabtec die Bahnindustrie sowohl bei der Erhöhung der Sicherheit als auch bei der einfacheren und effizienteren Zertifizierung von Zügen.

Vor einigen Jahrzehnten wurde ein neuer Zug von einer Eisenbahnverwaltung, einem Automobilhersteller und verschiedenen Ausrüstungslieferanten gemeinsam entworfen. Zum Glück haben sich die Dinge geändert, seit die Technische Spezifikation für Interoperabilität (TSI) zusammen mit den zugehörigen harmonisierten EN-Normen in Kraft getreten ist.

Seit der Einführung der TSI müssen die Betreiber TSI-konforme Züge einsetzen, und neue Züge, die von den Autoherstellern geliefert werden, müssen die TSI-Konformität nachweisen. Dies setzt eine vollständige Zertifizierung der Züge voraus, was natürlich viel einfacher ist, wenn alle Bausteine, insbesondere Sicherheitskomponenten wie Bremsen, bereits zertifiziert wurden.

Bei Wabtec haben wir vor Jahren mit der Einführung von Metroflexx, einer neuen Generation integrierter Bremssteuerungen für den Nahverkehr, einen großen Sprung nach vorne gemacht. Metroflexx ist jetzt Teil unseres Standardproduktkatalogs und in mehreren Regionen der Welt im Einsatz. Die Metroflexx-Sicherheitszertifizierung wurde erfolgreich vom TÜV SÜD durchgeführt.

Der nächste logische Schritt bestand darin, dieses Konzept der Bremssteuerung auf Hauptlinienanwendungen auszudehnen. Deshalb begannen wir 2018 mit der Entwicklung von Regioflexx. Von Anfang an war uns klar, dass Regioflexx bereits in der Entwurfsphase ein robustes Zertifizierungsverfahren erfordern würde, sowohl im Hinblick auf die Sicherheit als auch auf die Einhaltung der TSI. Wir arbeiteten mit dem TÜV SÜD für die Sicherheitszertifizierung und mit DB Systemtechnik für die Überprüfung der Einhaltung der TSI- und EN-Normen zusammen.

Regioflexx: ein innovatives Designkonzept

Regioflexx ist ein vollständig integriertes Gerät, bei dem sich Elektronik und Pneumatik in einer kleinen, leichten und vielseitigen Box befinden. Es umfasst alle üblichen Funktionen zur Bremssteuerung, Überwachung und Kommunikation mit dem Zug.

Regioflexx verfügt über zwei vollständig unabhängige elektronische Einheiten, von denen eine SIL 2 die übliche Steuerfunktion der Bremssteuereinheit (BCU) übernimmt und eine SIL4 für die Überwachung der SIL2-Einheit sowie für erweiterte Funktionen sorgt. Die SIL2-BCU steuert die Betriebsbremse und den Gleitschutz (WSP) über zwei unabhängige Kanäle der EP-Einheit. Der Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, dass bei einem einzigen Ausfall immer noch mindestens die Hälfte der Bremsleistung gewährleistet ist. Dies trägt zur höchsten garantierten Notbremsrate (GEBR) des Zuges bei.

Image

AR: Hilfsbehälter; BC1 und BC2: Bremszylinderdruck 1 und 2

Die Sicherheitseinheit (SIL4) gewährleistet die kontinuierliche Speicherung eines zur Fahrzeuglast proportionalen Vorsteuerdrucks. Dieser Vorsteuerdruck steht immer zur Verfügung, um eine gewichtete Notbremsung durchzuführen. Darüber hinaus implementiert Regioflexx innovative SIL4-Funktionen, darunter die intelligente Steuerung der WSP-Sicherheitsschaltuhr und die Emulation herkömmlicher pneumatischer Ventile (z. B. Verteilerventile, Ventile mit durchschnittlicher Last und mehrstufige Ventile). Es nutzt auch die Kompensation der Fahrzeugverzögerung, die Überwachung der Raddrehung und die Haltebremse.

Eine robuste Zertifizierungs- und Validierungsmethode

Wabtec hat ein robustes Verfahren zur Erlangung der Zertifizierung eingeführt. Zunächst identifizierten wir die Einschränkungen des Eisenbahnmarktes, die Toleranzen der pneumatischen Komponenten und die Anforderungen, die sich aus den Wartungsarbeiten ergeben, bevor wir uns auf Verbesserungen konzentrierten, um diese Einschränkungen zu verringern oder zu beseitigen. Die nächsten Schritte waren die Konzeptdefinition und die Genehmigung des Sicherheitskonzepts durch den Sicherheitsgutachter (TÜV SÜD). Das Konzept wurde außerdem von einem unabhängigen Gutachter (DB Systemtechnik) hinsichtlich der Einhaltung der geltenden Normen genehmigt. Anschließend begannen wir mit der Konstruktion und Validierung des Prototyps, dann mit der Vorserie, bevor wir die abschließenden Bewertungen, die Tests im Zug und die Wartung vor Ort durchführten.

TÜV SÜD analysierte das System vollständig und bewertete die Einhaltung des Sicherheitsniveaus gemäß den Normen der Serie EN 50126. Die Einhaltung der Vorschriften wurde bestätigt, und die Zulassung des Regioflexx-Sicherheitskonzepts wurde vom TÜV SÜD erteilt.

DB Systemtechnik hat geprüft, ob Regioflexx die folgenden Systemstandards einhält:

• TSI Loc & Pass
• EN 16185-1 (XMU-Bremssystem)
• EN 15595 (WSP)
• EN 15734-1 (Bremssystem für Hochgeschwindigkeitszüge)
• EN 14198

Darüber hinaus wurde die Einhaltung der folgenden Produktnormen überprüft:

• EN 15611 (Relaisventile)
• EN 15355 (Verteilerventil)

3.782 verschiedene Klauseln wurden überprüft, und es wurde kein einziger Verstoß festgestellt. Wir beginnen jetzt gemeinsam mit DB Systemtechnik mit einer Überprüfung der Notified National Technical Rules (NNTR) für einige wichtige europäische Länder.

Fazit der Bewertung durch Dr. Stefan Dörsch (DB ST)

Auf der Grundlage der bisher durchgeführten Untersuchungen und unter Realisierung der vereinbarten Ergänzungen (Integration in die Dokumentation) gibt die DB Systemtechnik GmbH als vorläufige Schlussfolgerung an, dass die Konstruktion des RegioFlexx-Bremssystems gemäß den Anforderungen der oben genannten Vorschriften (TSI LOC&PAS:2014, EN 16185-1:2015, EN 15595:2019, EN 15734:2013 und EN 14198:2019) erstellt wurde.

Die Bewertung der funktionalen Sicherheit, insbesondere der spezifizierten Sicherheitsstufen der verschiedenen Funktionen von RegioFlexx, ist nicht in der Überprüfung durch die DB Systemtechnik GmbH enthalten. Sie ist Teil einer unabhängigen Inspektion durch die TÜV SÜD Rail GmbH.