Während sich traditionelle Entwicklungen auf die anerkannten Regeln der Technik berufen können, muss bei neuen Technologien bewusst davon abgewichen werden. Dies wird zugelassen, wenn mindestens die gleiche Sicherheit wie bei Beachtung dieser Regeln nachgewiesen wird.

In diesem Beitrag erfahren Sie:

• Wie kann bei Einführung neuer Technologien nachgewiesen werden, dass der sicherheitsrelevante Stand der Technik gewährleistet ist?
• Vorgehen bei quantitativen Risikobetrachtungen,
• was muss bei der Bewertung der Risikoakzeptanz berücksichtigt werden?

Quantitative Risikobetrachtungen

Was leisten quantitative Risikobetrachtungen?

Quantitative Risikobetrachtungen liefern eine gute Grundlage, um das Sicherheitsniveau bestehender Systeme quantitativ zu beschreiben, optimale Strukturen zur Gewährleistung der geforderten Sicherheit zu entwickeln, Kosten-Nutzen-Betrachtungen zu objektivieren, Diskussionen zur Systemsicherheit zu versachlichen, Entscheidungen in Sicherheitsfragen objektiv begründet treffen zu können und kundenorientierte Systemlösungen zu finden.

Ausgangssituation

Die Sicherheit ist ein entscheidendes Qualitätsmerkmal des Schienenverkehrs. Das dort erreichte hohe Sicherheitsniveau ist im Bewusstsein der Öffentlichkeit bereits zu einer Selbstverständlichkeit geworden und dadurch ein wichtiger Imagefaktor der Eisenbahn. Die durchgängige Gewährleistung dieses hohen Sicherheitsniveaus ist mit erheblichen Kosten verbunden. Daher werden immer häufiger Stimmen laut, die den durch einzelne kostenintensive technische Maßnahmen erzielten Nutzen Sicherheitsgewinn zu Recht hinterfragen. Andererseits wird auch die Frage aufgeworfen, ob der Wirtschaftlichkeit womöglich der Vorrang gegenüber der Sicherheit eingeräumt wird. Im Rahmen der EU-Erweiterung werden diese Fragen weiter an Bedeutung gewinnen, da der Absicherung des in der EU erreichten Sicherheitsniveaus große Aufmerksamkeit geschenkt werden muss. Die Entscheidungsträger können ihrer hohen Verantwortung in Bezug auf Sicherheit und Wirtschaftlichkeit am besten gerecht werden, wenn ihnen Methoden und Verfahren zur Verfügung stehen, die es ihnen erlauben, ihre Entscheidungen auf der Grundlage quantifizierter Kriterien zu treffen. Allerdings wird es einiger kräftiger Impulse bedürfen, um einen Übergang von qualitativen zu quantitativen Sicherheitskriterien einzuleiten.

Innovation und Systemsicherheit

Ziel der Verkehrspolitik ist, die Mobilität zu sichern und ökonomisch vertretbar zu gestalten. Die im Schienennetz notwendigen umfangreichen Sanierungen bieten eine zusätzliche Chance, z. B. den Regionalverkehr durch Entwicklung und Einsatz innovativer Systemlösungen einerseits attraktiv für den Kunden und andererseits wirtschaftlich für das Unternehmen zu gestalten. Als Ergebnis müssen Systemlösungen unter Einsatz moderner Technologien geschaffen werden [6], die sich von bewährten klassischen Systemlösungen mehr oder weniger stark unterscheiden. Am Ende steht dabei immer die Frage: Wie kann der Nachweis erbracht werden, dass das neue Systemkonzept dem gegenwärtig gewährleisteten Sicherheitsniveau gerecht wird oder dieses gar überbietet?

Dafür gelten gegenwärtig folgende Festlegungen: Bahnanlagen und Fahrzeuge müssen so beschaffen sein, dass sie den Anforderungen der Sicherheit und Ordnung genügen. Dafür müssen sie den Vorschriften dieser Verordnung und den anerkannten Regeln der Technik entsprechen. Bei der Entwicklung neuer Generationen von sicherheitstechnischen Anlagen waren diese Festlegungen oft ein guter Ratgeber, um dem vorhandenen Sicherheitsstandard gerecht zu werden bzw. ihn zu verbessern. Gleichzeitig erweisen sich aber die in den Vorschriften festgeschriebenen Sicherheitskriterien z. T. auch als Hindernis beim Einsatz innovativer Technologien. Denn: Die »buchstäbliche« Erfüllung dieser Vorschriften und Verordnungen ist beim Einsatz neuer Lösungsideen nicht möglich, weil sich diese gerade dadurch auszeichnen, dass sie andere Wirkprinzipien verwenden, als dies bei den bisherigen technischen Lösungen der Fall war.

Ein Ausweg aus dieser Situation bietet sich innovativen Systemlösungen und neuen Technologien, indem ein Abweichen von den anerkannten Regeln der Technik zugelassen wird, wenn mindestens die gleiche Sicherheit wie bei Beachtung dieser Regeln nachgewiesen wird. Ein solcher Nachweis ist möglich, wenn die gegenwärtig verwendeten qualitativen deterministischen Sicherheitsmodelle mit ihren subjektiven Bewertungen durch quantitative probabilistische Sicherheitsmodelle mit einer objektiven Bewertung ersetzt werden. Der auf diesem Gebiet erreichte technisch-wissenschaftliche Erkenntnisstand erlaubt es, von einer qualitativen zu einer quantitativen Bewertung der Sicherheit überzugehen.

Dieser Übergang wird jedoch nur dann den gewünschten Erfolg bringen, wenn man das Risiko in den Mittelpunkt der Sicherheitsbewertung rückt. Die Bedeutung von Risikobetrachtungen besteht darin, dass die Unfallwahrscheinlichkeit immer in Verbindung mit dem durch den Unfall verursachten Schadensausmaß betrachtet wird.

So hat sich die Eisenbahn im Zusammenhang mit dem geplanten Einsatz leichter Nahverkehrstriebwagen entschlossen, beim Sicherheitsnachweis das Gebiet der Innovation zu betreten und so den Weg für risikoorientierte Sicherheitsbewertungen frei gemacht. Die ersten auf dieser Grundlage erzielten Ergebnisse belegen, dass es ein Erfolg versprechender Weg ist. Allerdings ist eine kontinuierliche Weiterführung risikoorientierter Sicherheitsbetrachtungen nur mit zusätzlichem Aufwand, v. a. zur Absicherung der unbedingt erforderlichen Datenbasis, möglich. Dieser ist aber verglichen mit dem erzielbaren Nutzen unerheblich.

Wichtig ist, dass bei den inhaltlichen Vorgehensweisen und Zielsetzungen die Erfahrungen des Total Quality Management beachtet werden, um so bekannte Fehler zu vermeiden. Augenblicklich dürfte die wichtigste Aufgabe darin bestehen, alle Mitarbeiter von den Vorzügen und der Notwendigkeit der quantitativen Risikobetrachtungen zu überzeugen.

Die Luftfahrtindustrie geht bei ihren Sicherheitsbewertung einen analogen Weg, indem sie Ausfallzustände klassifiziert und dafür, in Abhängigkeit von den zu erwartenden Schadensausmaßen, Sicherheitsziele in Form von Grenzwerten für die Eintrittswahrscheinlichkeiten der einzelnen Ausfallzustände definiert [13]. So wird gewährleistet, dass die Festlegung des Sicherheitsniveaus immer in Abhängigkeit von dem zu erwartenden Schadensausmaß Ausfallzustand erfolgen muss.

Berechnungsschema

Das Risiko ist eine Wahrscheinlichkeit, mit der Sach- oder Personenschäden eintreten können. Bei der Beschäftigung mit dem Risiko muss immer beachtet werden, dass es sich um eine wahrscheinlichkeits-theoretische Aussage handelt, und somit der Zeitpunkt für das Ein-treten eines Schadens nicht vorausgesagt werden kann.

Das Gesamtrisiko R kann auf das Eintreten eines Ereignisses, eine zurückgelegte Entfernung, einen Zeitraum usw. bezogen werden. Sollen mit dem Risiko sowohl Ingenieurbereiche als auch Managementbereiche erreicht werden, hat es sich als günstig erwiesen, das Risiko als die auf ein Jahr bezogene Gesamtschadenssumme auszuweisen. Berechnet wird das Risiko R TEUR/a gemäß Abbildung 1 aus dem Produkt Anzahl der Unfälle U/a und Schadensausmaß S/U.

So ist ein erster Schritt getan, um ein vorhandenes Risiko quantitativ zu beschreiben. Wird die Berechnung nach einem angemessen großen Zeitraum wiederholt, sind eingetretene Risikoveränderungen erkennbar. Damit ist ein Instrumentarium gegeben, mit dem nachgewiesen werden kann, dass durchgeführte sicherheitstechnische Maßnahmen tatsächlich den erwarteten Beitrag zur Risikosenkung erbracht haben. Dies gilt aber nur für Maßnahmen, die netzweit zum Einsatz gekommen sind. Der Einfluss von Maßnahmen, die nur auf einer Strecke oder einem Bahnhof angewendet wurden, kann so nicht nachgewiesen werden. Ihr Einfluss auf das Gesamtrisiko ist einfach zu gering.

Bei der Bewertung von Risikoaussagen muss deren Wahrscheinlichkeitscharakter berücksichtigt werden. Die errechneten Ergebnisse können zufälligen Schwankungen unterliegen. Dies ist kein Fehler der Methode, sondern eine Erscheinung, mit der immer dann gerechnet werden muss, wenn die verwendete statistische Masse gering ist. Bestimmt wird der notwendige Umfang des Datenmaterials im wesentlichen durch die Größenordnung der aktuellen Unfallwahrscheinlichkeit. Das hohe Sicherheitsniveau geringe Unfallwahrscheinlichkeiten bei den Eisenbahnen führt dazu, dass jeder Betrachtungszeitraum, der kleiner als ein Jahr ist, problematisch ist. Die Wahl eines Jahres als Betrachtungszeitraum bewahrt zusätzlich vor Betrachtungsfehlern, die entstehen können, wenn Faktoren, die Einfluss auf das Unfallgeschehen haben, im Laufe eines Jahres erheblichen Schwankungen unterliegen z. B. Sicht- oder Bodenverhältnisse, Temperatureinflüsse, Verkehrsstärke.

Unabhängig von der Wahl des Betrachtungszeitraumes hat das für den Schienenverkehr so ermittelte Risiko noch einen recht allgemeinen Charakter und bietet wenig Ansatzpunkte, Risikoschwerpunkte im Verkehrssystem zu erkennen. Ursachen für die mangelnde Aussagekraft eines gemäß Abbildung 1 berechneten Risikos sind:

• Die Wahrscheinlichkeiten für das Eintreten unterschiedlicher Unfallarten weisen Differenzen in Größenordnungen auf.

• Die Schadensausmaße der unterschiedlichen Unfallarten weichen im Durchschnitt erheblich voneinander ab.

• Die Betriebsprogramme z. B. Zuggeschwindigkeit, Anzahl der Züge pro Tag, Bauart der Fahrzeuge haben erheblichen Einfluss auf die Unfallwahrscheinlichkeiten und die Schadensausmaße.