Forschungsprojekt - DZSF - Berechnung der Performanceanforderungen für die Automatisierung des Bahnsystems

Aktuell zeichnen sich verschiedene Lösungsmöglichkeiten ab, um für einen autonomen Fahrbetrieb die Wahrnehmungsleistung von Triebfahrzeugführenden (Tf) durch technische Lösungen zu ersetzen. In den höheren Automatisierungsstufen (Grades of Automation, kurz: GoA) 3 und 4 ist jedoch vorgesehen, dass die Sicherheitsverantwortung nicht mehr bei einem Tf liegt. Verschiedene Ansätze zur Ersetzung der Wahrnehmungsleistung des Tf sind nach aktuellen Stand nicht geeignet. So stellt eine Umsetzung mit Hilfe von ETCS Level 3 plus Abzäunung, sozusagen die Verwandlung des gesamten Eisenbahnnetzes in ein vollautomatisches U-Bahnnetz, aufgrund vielfältiger Faktoren keine Alternative dar. Ebenso sind streckenseitige Sensoren, vorausspähenden Drohnen oder chip-basiertes Tracking aller potenziellen Hindernisse noch nicht marktreif. Die Weiterentwicklung fahrzeugseitiger kontaktloser Wahrnehmungssysteme als eine mögliche Lösung ruht seit ca. 20 Jahren auf Technologiereifestufe (TRL) 5. Kontaktbasierte Wahrnehmungssysteme wie Auffahrereignis- und Aufprallerkennung sind für die Eisenbahn ebenso systembedingt ungeeignet. Als derzeit vielversprechender Ansatz haben sich multisensorische Wahrnehmungssysteme herausgestellt, die jedoch hinsichtlich Eignung und Zulassungsfähigkeit bewertet werden müssen. Um strukturiert an die Problemstellung heranzugehen, beschäftigte sich das DZSF-Projekt „Risikoakzeptanzkriterien für das automatisierte Fahren auf der Schiene“ mit der Definition von Risikoakzeptanzkriterien für die Automatisierungsfunktionen, die zukünftig diese Aufgaben des Tf übernehmen. Dabei entstand im Wesentlichen eine Funktionsliste mit zugehörigen Randbedingungen und Sicherheitsanforderungen. Im Ergebnis wurden für Aufgaben der Hinderniserkennung Sicherheitsanforderungen im Bereich von SIL 1 bis SIL 2 abgeleitet. Aufbauend auf diesen Ergebnissen stellt sich die Frage, wie sich diese abgeleiteten Anforderungen mit den Bedingungen und Gefährdungen einer konkreten Strecke abgleichen lassen. Eine Herausforderung ist dabei das Fehlen geeigneter Performancemetriken und verständlicher Performanceanforderungen, anhand derer Wahrnehmungssysteme und ihre Leistungsfähigkeit durch abgeleitete Sicherheitsanforderungen bewertet werden können. Diese Anforderungen hängen maßgeblich vom definierten Einsatzgebiet oder auch der Operational Design Domain - (kurz: ODD) ab. In diesem Projekt soll ein Konzept für die Vergleichbarkeit der Performancemetriken für Wahrnehmungssysteme mit ODD-spezifischen Charakteristika erarbeitet werden. Auf der Basis recherchierter Sicherheitsanforderungen sollen schließlich konkrete Performanceanforderungen abgeleitet bzw. abgeschätzt werden.