Konstruktion eines semi-qualitativen Risikographen flir das Eisenbahnwesen

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1 Konstruktion eines semi-qualitativen Risikographen flir das Eisenbahnwesen Von der Fakultat Architektur, Bauingenieurwesen und Umweltwissenschaften der Technischen Universitat Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig zur Erlangung des Grades einer Doktoringenieurin (Dr.-Ing.) genehmigte Dissertation von Birgit Milius geboren am 25. August 1975 aus Magdeburg Eingereicht am Disputation am 29. September Dezember 2009 Berichterstatter Prof. Dr. Jens Braband Prof. Dr. Jorn Pachl Prof. Dr. Ullrich Martin 2009

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Motivation Vorgehen 1 2 Risiko und Risikoabschatzung Einleitung Relevante Dokumente ISO/IEC Guides DIN EN DIN EN 50126/ DIN EN VDV-Richtlinien Verordnung iiber die Festlegung einer gemeinsamen Sicherheitsmethode fur die Evaluierung und Bewertung von Risiken Rechtliche Stellung der vorgestellten Dokumente Risiko Grundlagen Zulassigkeit von Risiko Risikoabschatzung in den Normen DIN EN FprEN :2008/ IEC l:200X (65A/527/CDV) DIN EN DIN EN Verordnung iiber die Festlegung einer gemeinsamen Sicherheitsmethode fur die Evaluierung und Bewertung von Risiken MISRA Guidelines for the Safety Analysis VDV 334: Richtlinie fur die Zulassung und Abnahme von Bahnsignalanlagen bei Nichtbundeseigenen Eisenbahnen Begriffe 21 3 Der Risikograph - Stand der Technik Klassifikation von Methoden zur Risikoabschatzung Motivation Kriterien Parameterbeurteilung Modell der Methode Art des Ergebnisses - Risikoakzeptanz 24

3 INHALTSYERZEJCHNIS Aufbau und Diskussion der Klassifikation 3.2 Der Risikograph 3 3 Abgrenzung der Methode Risikograph Die Risikographen aus DIN EN ISO und aus VDV Der Risikograph in VDV Der Risikograph in DIN EN ISO Anforderungen an Risikographen 37 Einfliisse auf die Risikographkonstruktion Vorgehen 4.2 Anwendungsbereich eines Risikographen Ergebnisart Systemmodell 4<J 4.5 Analyseebene Funktionen Funktion und Sicherheitsfunktion Stand der Technik - Beschreibung des Systems Eisenbahn durch Funktionen Gefahrdungen Definition Direkte und latente Gefahrdungen Gefahrdung als Zustand oder Ereignis Beriicksichtigung von Reduktionsfaktoren in Gefahrdungen Ableitung von Gefahrdungen Bedingungen fur Gefahrdungen im Risikographen Risiko im Risikographen Unfallszenarien im Risikographen Qualitatives Risikomodell Risikoformel Bezugsgrofee des Risikos Parameterklassen Optionen fur das Schadensausmafi Einleitung Schadenshohe Einfliisse auf die Schadensschatzung Der Gesamtschaden Explizite und implizite Schadensschatzung Optionen fur die Unfallwahrscheinlichkeit Aussetzungszeit und Gefahrdungsdauer Kalibrierung des Risikographen Kalibrierung mittels tolerierbarem Risiko Kalibrierung mittels Benchmarkwerten Ergebnisermittlungfiir latente Gefahrdungen Grenzen fur die Ableitung von Sicherheitsanfordemngen '.'.'.'.'..'.'.'.'.'..' oy

4 INHALTSVERZEICHNIS hi 5 Konstruktion eines Risikographen Grundlagen Anwendungsbereich Ergebnisart Risikoakzeptanzkriterium und Kalibrierung Systemmodell Analyseebene und Definition der Funktionen Gefahrdungen Grundlagen Latente und direkte Gefahrdungen Risiko im Risikographen Qualitatives Risikomodell Risikoformel Unfallszenarien Parameter Schaden F Grundlagen Energieaquivalent Unfallausmafc Geschwindigkeit, Unfalltyp und Energieaquivalent Energieaquivalent und Schadensausmai Ableitung von Schadensklassengrenzen Parameter Unfallwahrscheinlichkeit C Einleitung Ableitung von Grenzwerten Unfallwahrscheinlichkeit einer Entgleisung Unfallwahrscheinlichkeit eines Zusammensto es Parameter Aussetzungszeit und Gefahrdungsdauer DE Der menschliche Fehler bei latenten Gefahrdungen Ableitung des Risikographen Diskussion des Beispielrisikographen Randbedingungen Diskussion der Parameter und der Parameterermittlung Diskussion der Kalibrierung und Ergebnisermittlung Uberlegungen zur Genauigkeit der Risikoabschatzung Folgeunfalle Zusammenfassung Annahmen bei der Konstruktion des Beispielrisikographen Bedingungen fur die Anwendung des Risikographen Vorgehen Anwendung des Risikographen Pruning der Anwendbarkeit Analyseebene - Gefahrdungsermittlung Parameterabschatzung Erlauterungen zur Gefahrdung Hauptsignal Erlauterungen zur Gefahrdung der punktformigen Zugbeeinflussung Vergleich der Ergebnisse 149

5 iv 1NHALTS\ ERZEK'HX1S Signal Punktformige Zugbeeinflussung Fazit, Zusammenfassung und Ausblick Wissenschaftlicher Fortschritt durch die Arbeit Mogliche Anknupfungspunkte fur die weitere Forschung Anhang Abkiirzungsverzeichnis Auszug aus Richtlinie 413 (2002) 157