Functional Safety Railway: Sicherheitsstandards und Systeme im Eisenbahnwesen

functional safety railway

01.12.2023
Redaktion Ad2.0

Functional Safety Railway bezeichnet die kritischen Sicherheitsmaßnahmen und -technologien, die für die Gewährleistung der Zuverlässigkeit und Sicherheit von Eisenbahnsystemen erforderlich sind. Sie bietet Schutz vor den Unwägbarkeiten zufälliger Hardwareausfälle wie Verschleiß, Alterung und Strahlung. Ein auf funktionale Sicherheit ausgerichtetes Echtzeitbetriebssystem ist dabei ein wesentliches Element in der Architektur sicherheitsrelevanter Bahnsysteme.

Wie werden Züge und Signalanlagen gegen zufällige Hardwareprobleme abgesichert?

Die Grundlagen der funktionalen Sicherheit im Eisenbahnwesen zielen darauf ab, durch fortschrittliche Technologien und Praktiken eine sichere Betriebsumgebung für Züge und Signalanlagen zu schaffen. Da Eisenbahnsysteme aus einer Vielzahl von Hardwarekomponenten bestehen, die Verschleiß und Umwelteinflüssen wie Strahlung ausgesetzt sind, ist es von höchster Priorität, diese Systeme vor zufälligen Fehlern zu schützen, die die Sicherheit von Fahrgästen und Personal gefährden könnten. Die Herausforderung besteht daher darin, sowohl die Software als auch die Hardware so zu entwickeln und zu konfigurieren, dass sie die strengen Sicherheitsanforderungen erfüllen. Dies beinhaltet die Implementierung von Hardware-Selbsttests und die Entwicklung von Sicherheitskonzepten, unterstützt durch Gap-Analysen, um Sicherheitslücken zu identifizieren und zu schließen. In diesem umfassenden Sicherheitsansatz spielt ein Real-Time Operating System (RTOS), zu Deutsch Echtzeitbetriebssystem, eine Schlüsselrolle, indem es die Präzision und Zuverlässigkeit sicherstellt, die für die Aufrechterhaltung eines hohen Sicherheitsniveaus im Bahnverkehr erforderlich sind.

Gut zu wissen: Eine Sicherheitsplattform im Kontext von Eisenbahnsystemen ist ein umfassendes System oder eine Suite von Tools und Technologien zur Gewährleistung der funktionalen Sicherheit. Sie kann Hardware, Software und Prozesse umfassen, die sicherstellen, dass alle Systemkomponenten zuverlässig funktionieren und die Sicherheitsanforderungen erfüllen. Ein RTOS fungiert hier als wichtiger Baustein innerhalb dieser Plattform, um die erforderliche Determiniertheit und Zuverlässigkeit der Systemfunktionen zu gewährleisten.

Functional Safety Railway: die Rolle von RTOS

Ein RTOS ist ein Betriebssystem, das speziell für die Verarbeitung von Anwendungen mit sehr genauen Zeitanforderungen entwickelt wurde. Seine entworfene Architektur stellt sicher, dass bestimmte Operationen deterministisch, das heißt innerhalb einer garantierten Zeit, ausgeführt werden. Diese deterministische Natur ist von entscheidender Bedeutung für Systeme, bei denen die zeitliche Abstimmung und die Reihenfolge der Aufgaben kritisch sind, wie zum Beispiel bei eingebetteten Systemen, in der Robotik, bei Fahrzeugsteuerungen und insbesondere im Bereich der funktionalen Sicherheit von Eisenbahnsystemen.

Im Eisenbahnwesen hängt die Zuverlässigkeit von Zügen und Signalanlagen von einem präzisen Timing ab, das durch ein RTOS gewährleistet wird. Es sorgt dafür, dass sicherheitskritische Aufgaben wie die Signalverarbeitung zeitgenau ausgeführt werden, was für die Vermeidung von Kollisionen und die adäquate Reaktion auf Hardwarefehler oder andere unvorhergesehene Störungen unerlässlich ist. Ein RTOS, das zur Unterstützung der funktionalen Sicherheit entwickelt wurde, ist somit unverzichtbar, um die strengen Normen wie EN 50128 einzuhalten. In diesem Bereich hat sich Embedded Office als führender Anbieter etabliert. Mit ihrem spezialisierten Wissen und ihren maßgeschneiderten RTOS-Lösungen unterstützen die Experten Unternehmen dabei, die Anforderungen an die funktionale Sicherheit im Schienenverkehr zu erfüllen und tragen wesentlich zur Sicherheit von Fahrgästen und Betriebspersonal bei.

Beratung durch Experten

Embedded Office – die Spezialisten für RTOS in sicherheitskritischen Anwendungen

Embedded Office ist ein Unternehmen, das sich auf die Entwicklung sicherheitskritischer Softwarelösungen spezialisiert hat, insbesondere auf Echtzeitbetriebssysteme (RTOS) für verschiedene Branchen, darunter Automobil, Industrie, Medizin und Eisenbahn. Das Unternehmen bietet ein vorzertifiziertes RTOS, das Flexible Safety RTOS, das deterministisches Verhalten garantiert, was für Sicherheits- und Schutzprodukte unerlässlich ist. Die Produkte und Dienstleistungen des Unternehmens erfüllen strenge Sicherheitsnormen wie ISO 26262, IEC 61508, EN 50128 und IEC 62304, die für die Entwicklung von Sicherheitsplattformen in diesen Branchen entscheidend sind.

Zusätzlich zu den RTOS-Lösungen bietet Embedded Office Systeme wie das Partitioning System for Aerospace, das eine zeitliche und räumliche Trennung von Anwendungen ohne Virtualisierung ermöglicht, und MOSA.ic, ein Virtualisierungssystem mit minimalem Footprint, das sich ideal für Prozessoren mit Hardware-Virtualisierungseinheiten eignet. Sie arbeiten mit vorzertifizierten Softwarekomponenten, bieten Integrationsdienstleistungen, Komponentenanpassung und Bootloader-Strategien an und unterstützen bei der Handhabung von Open-Source-Komponenten und der Vorbereitung auf Zertifizierungen, um den Zertifizierungsaufwand zu reduzieren. Darüber hinaus legen sie Wert auf Kundenorientierung, indem sie Sicherheitsüberwachung, aktive Berichterstattung und Änderungsmanagement anbieten, um Sicherheitsplattformen im Laufe der Zeit zu warten und zu verbessern.