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23.3 Sicherheitskonzepte aus anderen Disziplinen

Neben autonomen Fahrzeugen und Fahrerassistenzsystemen spielt die funktionale Sicherheit auch in anderen technischen Bereichen eine wichtige Rolle. Im Folgenden werden daher Sicherheitskonzepte aus weiteren Disziplinen vorgestellt und deren Anwendbarkeit auf autonome Fahrzeuge untersucht.

23.3.1 Schienenfahrzeuge

Schienenfahrzeuge werden bereits seit einigen Jahren automatisch betrieben. Im Personenverkehr ist dabei meist ein Zugführer vorhanden, der eine überwachende Aufgabe über-nimmt [66]. Im Gegensatz zu den hier betrachteten autonomen Fahrzeugen werden Sicherheitsfunktionen häufig in die Infrastruktur integriert, beispielsweise werden Gleisbelegungen in Steuerzentralen koordiniert, und die überwachenden Komponenten sind in die Gleise integriert. Die Steuerungssysteme haben die Aufgabe, Streckenabschnitte immer nur mit einem Zug zu belegen, um Kollisionen zu vermeiden. Dies wird durch im Gleis verbaute Sensoren und Systeme (waysidecentric) wie z. B. Achszähler am Eingang und am Ausgang eines Streckenabschnitts realisiert [42]. Ist ein Abschnitt belegt, so werden die Signale entsprechend geschaltet, um eine Einfahrt zu verhindern. Die Kollisionsvermeidung ist daher vorrangig ein logistisches Problem, speziell der Verkehrsbetriebstechnologie. Die mechanische Querführung ohne Freiheitsgrad bei Schienenfahrzeugen reduziert die Komplexität der Situationen und Handlungsoptionen. Vereinfacht gesagt kommt es nur darauf an, dass Züge auf freien Gleissegmenten mit angemessener Geschwindigkeit fahren, um ein Entgleisen zu verhindern. Eine Überwachung der Strecke vor dem Zug ist aufgrund der langen Anhaltewege nicht mit Umfeldsensorik möglich. Dennoch verfügen Züge und Bahnen über Nothaltefunktionen, die von den Passagieren und dem Zugführer an Bord und in fahrerlosen Bahnen auch von extern ausgelöst werden können.

In fahrerlosen Zügen und Bahnen wird die Geschwindigkeit der Fahrt automatisch geregelt, und neben der Überwachung der Gleisbelegung durch die Infrastruktur verfügen die Systeme auch über Onboard-Mechanismen (vehiclecentric). Die Kommunikation zwischen Steuerzentrale und Fahrzeug erfolgt über Funktechnologien, genauso wie die Kommunikation zwischen Bahnsteigen und fahrerlosen U-Bahnen. Dadurch kann eine redundante Türüberwachung am Bahnsteig und in der Bahn genutzt werden, um Gefährdungen durch sich schließende Türen zu verhindern. Das Communication Based Train Control (CBTC) hat sich zu einem Standard entwickelt, der in zahlreichen Bahnsystemen weltweit eingesetzt wird [42].

In der Nürnberger U-Bahn RUBIN wird ein solches System zur automatisierten Zugführung eingesetzt. Auf den Bahnstrecken gibt es einen gemischten Verkehr von Bahnen mit und ohne Fahrer. Ein wesentlicher Bestandteil des Sicherheitskonzepts ist die Überwachung der Türen [38]. Hier werden Komponenten der automatischen Zugschutzsysteme (Automatic Train Protection (ATP)) und des automatischen Zugbetriebs (Automatic Train Operation (ATO)) eingesetzt, die in stationäre und Onboard-Komponenten unterteilt werden. Mit ATP wird die Geschwindigkeit unterhalb existierender Begrenzungen gehalten, und es werden Sicherheitsstopps und Nothalte ausgelöst. Das System muss daher die Anforderungen an das Sicherheitsintegritätslevel 4 (höchste Sicherheit) nach der europäischen Norm IEC 50128:2011 erfüllen [29]. Die dafür notwendige Hard- und Software ist in Relation zu den hohen Kosten von Schienenfahrzeugen im Vergleich zu Kraftfahrzeugen relativ günstig.

 
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