Moderne Schienenfahrzeuge verfügen über wesentlich mehr Elektronik, als Passagiere ahnen. Millionen von Sensoren, Steuerungseinheiten und Kommunikationssysteme müssen zuverlässig funktionieren – selbst unter extremen Bedingungen. Dazu gehören konstante Vibrationen, große Temperaturschwankungen, starke elektromagnetische Störungen und Leistungsschwankungen. Genau hier kommt die EN50155-Zertifizierung ins Spiel, einer der wichtigsten Standards für elektronische Komponenten in der Bahnindustrie.
EN50155 ist eine europäische Norm, die Anforderungen an elektronische Geräte definiert, die in Schienenfahrzeugen verwendet werden – seien es Steuerungssysteme, Industrie-PCs, Edge-Computer, Sensoren oder Kommunikationsmodule. EN50155 legt die Umgebungsbedingungen und Prüfverfahren fest, denen Komponenten standhalten müssen, um im Bahneinsatz zuverlässig zu funktionieren.
Ein zentraler Bestandteil der Norm EN50155 sind die definierten Temperaturklassen. Sie legen die Umgebungstemperaturen fest, bei denen elektronische Geräte in Schienenfahrzeugen zuverlässig funktionieren müssen. Da Eisenbahnelektronik sowohl in klimatisierten Innenräumen als auch in unbeheizten Außengehäusen oder Unterflurbereichen installiert wird, müssen große Temperaturbereiche berücksichtigt werden.
Insbesondere die Temperaturklasse TX wird häufig in modernen Eisenbahnprojekten eingesetzt. Sie deckt den erweiterten Temperaturbereich von –40 °C bis +85 °C ab und eignet sich für Anwendungen unter extremen klimatischen Bedingungen – beispielsweise in Fahrzeugen, die in Wüstenregionen oder sehr kalten Klimazonen eingesetzt werden.
Im Schienenverkehr gehen die Bedingungen weit über das hinaus, was Standard-Industrieelektronik aushalten kann. Ständige Vibrationen, elektromagnetische Felder von Antriebssystemen, extreme Wetterbedingungen und Feuchtigkeit sind eine Belastungsprobe für elektronische Systeme. Die Norm EN50155 stellt sicher, dass elektronische Geräte nicht nur ordnungsgemäß funktionieren, sondern auch sicher sind und keine Betriebsstörungen verursachen. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die lange Lebensdauer elektronischer Komponenten. Das Ziel ist, dass die Elektronik über einen langen Zeitraum im Dauerbetrieb zuverlässig funktioniert, ohne dass es zu unerwarteten Ausfällen kommt. Dies ist wichtig, da Schienenfahrzeuge oft 20 Jahre oder länger im Einsatz sind und ungeplante Ausfälle elektronischer Komponenten zu hohen Folgekosten führen können.
Ohne die Einhaltung der Norm EN 50155 würde der Einsatz von Elektronik in Zügen erhebliche Risiken mit sich bringen, die von Fehlfunktionen bis hin zu sicherheitskritischen Systemausfällen reichen.
Die EN50155-Zertifizierung basiert auf umfangreichen Tests, um sicherzustellen, dass elektronische Geräte den hohen Anforderungen des Bahnbetriebs dauerhaft standhalten können. Im Rahmen der EN50155-Prüfung werden die Komponenten definierten Umwelt-, Klima-, EMV- und Spannungsbelastungstests unterzogen. Dazu gehören Temperaturwechselprüfungen, Feuchtigkeitstests, Schock- und Vibrationstests gemäß EN61373 sowie EMV-Prüfungen gemäß EN50121.
Ein wesentliches Element der EN50155-Prüfverfahren ist die Simulation realer Betriebsbedingungen über einen längeren Zeitraum. So müssen Geräte beispielsweise Spannungsabfälle, Transienten und Unterbrechungen der Bordstromversorgung ohne Funktionsverlust tolerieren. Darüber hinaus werden Isolationsprüfungen, Hochspannungsprüfungen und in einigen Fällen Alterungsprüfungen durchgeführt.
Der Zertifizierungsprozess nach EN 50155 wird in der Regel von akkreditierten Prüflaboren oder Zertifizierungsstellen durchgeführt. Nach erfolgreichem Abschluss aller Prüfungen wird die Konformität durch entsprechende Prüfberichte dokumentiert und bestätigt. Für Hersteller bedeutet dies nicht nur eine einmalige Typenprüfung, sondern auch eine kontinuierliche Qualitätssicherung, um die Konformität während des gesamten Produktlebenszyklus sicherzustellen.
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In der Bahntechnik ist die EN50155 oft nur der Ausgangspunkt innerhalb einer breiteren Normenlandschaft. Weitere relevante Normen sind:
Diese Norm befasst sich mit dem Verhalten von Materialien und Baugruppen im Brandfall. Sie umfasst Entflammbarkeit, Rauchentwicklung und Materialtoxizität. EN 45545 ist besonders wichtig für Fahrgasträume und Technikschränke. EN 50121 – Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
Die Norm EN 50121 regelt, wie sich elektrische und elektronische Komponenten verhalten müssen, um Störungen zu vermeiden oder zu tolerieren – beispielsweise zwischen Traktionsantrieben und Steuergeräten. Die Norm EN 50155 verweist ausdrücklich auf Teile dieser Norm.
Die in EN61373 beschriebenen mechanischen Prüfungen bilden die Grundlage für die Konformität mit EN50155. Diese Norm definiert die Prüfbedingungen für Stöße und Vibrationen, denen Komponenten standhalten müssen.
Diese Norm behandelt die in Eisenbahnnetzen verwendeten Versorgungsspannungen – ein wichtiger Aspekt, da Bordgeräte unterschiedliche Spannungen aus verschiedenen Quellen verwenden.
Zusammen mit EN50155 bilden diese Normen die Grundlage für zuverlässige Elektronik in Eisenbahn- und Schienenanwendungen.
Im Zeitalter der Digitalisierung kommen robusten, für die Eisenbahn zugelassenen Embedded-Computern eine Schlüsselrolle zu – sei es für Steuerungsfunktionen, Fahrgastinformationssysteme, Videoüberwachung, Zustandsüberwachung von Fahrzeugkomponenten oder vorausschauende Wartung. Hier bewährt sich die EN50155-Zertifizierung. Sie gewährleistet, dass Embedded-Computer auch unter anspruchsvollsten Umgebungs- und Betriebsbedingungen zuverlässig funktionieren.
Syslogic bietet eine Reihe von EN50155-zertifizierten Embedded-Computer an, die Embedded-Computer für Bahnanwendungen entwickelt wurden. Diese Systeme sind für den erweiterten Temperaturbereich ausgelegt, verfügen über eine stabile Stromversorgung einschließlich einer Überbrückung von Stromunterbrechungen von bis zu 10 Millisekunden (EN50155, Klasse S2) und sind widerstandsfähig gegen Stöße, Vibrationen und elektromagnetische Einflüsse.
Durch die Integration solcher für den Eisenbahnbereich zertifizierter Embedded-Computer können Systemintegratoren, Hersteller von Schienenfahrzeugen und Eisenbahnbetreiber Projekte realisieren, die ein Höchstmaß an Verfügbarkeit und Sicherheit erfordern. Syslogic-Eisenbahncomputer bilden die Grundlage für zuverlässige Leistung in anspruchsvollen Eisenbahnumgebungen. Sie werden weltweit von Herstellern von Schienenfahrzeugen, Eisenbahnbetreibern und Systemintegratoren eingesetzt. Zu den Eisenbahnkunden von Syslogic zählen der Fahrzeughersteller Stadler Rail, die Schweizerischen Bundesbahnen (SBB) und das dänische Unternehmen Cubris.
EN 50155 gilt in erster Linie für elektronische Geräte, die in Schienenfahrzeugen verwendet werden. In der Praxis betrifft sie jedoch auch Baugruppen und Teilsysteme, wenn diese integraler Bestandteil eines zertifizierten Gesamtsystems sind.
Auf Komponentenebene sind einzelne elektronische Bauteile wie integrierte Schaltungen (ICs), Kondensatoren oder andere Komponenten nicht direkt EN50155-zertifiziert. Sie müssen jedoch so ausgewählt und konstruiert werden, dass sie den von EN50155 geforderten Umgebungsbedingungen standhalten, einschliesslich Temperatur, Vibration und Spannungsschwankungen.
Auf Baugruppenebene, wie CPU-Boards oder Netzteile, wird die Konformität typischerweise als Teil des Gesamtsystems überprüft. Diese Baugruppen werden innerhalb des kompletten Geräts getestet, um sicherzustellen, dass das gesamte System die Anforderungen der EN50155 erfüllt.
Hersteller verweisen häufig auf EN50155-konforme Komponenten. Formal ist jedoch das komplette Gerät unter definierten Einbaubedingungen zertifiziert. Für Systemintegratoren ist es daher unerlässlich, dass die getestete Konfiguration genau dokumentiert ist.
Auf den ersten Blick mögen die Anforderungen von Industriestandards wie IEC 60068 oder Automobilstandards wie ISO 16750 der EN50155 ähnlich erscheinen. Der entscheidende Unterschied liegt jedoch in der spezifischen Kombination aus extremen Umgebungsbedingungen, langen Produktlebenszyklen von 20 bis 30 Jahren, sicherheitskritischer Systemumgebung und den normativen Verknüpfungen zu zusätzlichen Bahnstandards. Diese einzigartige Kombination macht die EN50155 im Vergleich zu Standards aus anderen Branchen besonders anspruchsvoll.
Die EN50155 berücksichtigt die in Schienenfahrzeugen üblicherweise verwendeten Nennspannungen gemäß EN50163. Typische Bordnetze umfassen:
Die EN50155 definiert nicht nur die Nennversorgungsspannung, sondern auch zulässige kontinuierliche Spannungsschwankungen, kurzzeitige Spannungseinbrüche, Transienten und Stromunterbrechungen (beispielsweise erfordert Klasse S2 eine Überbrückung von mindestens 10 ms). Für Entwickler macht dies die Spannungsversorgung zu einer der kritischsten Baugruppen im EN50155-konformen Systemdesign.
Nein, EN50155 deckt die funktionale Sicherheit im Sinne der SIL-Klassifizierung nicht ab. Die Norm regelt Umgebungsbedingungen, elektrische Robustheit und Zuverlässigkeit, definiert jedoch keine Sicherheitsintegritätsstufen.
Für sicherheitskritische Bahnanwendungen müssen zusätzliche Normen berücksichtigt werden. EN50126 befasst sich mit RAMS (Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Wartbarkeit und Sicherheit), EN50128 deckt Software ab, die in sicherheitsrelevanten Bahnanwendungen verwendet wird, und EN50129 definiert die Sicherheitszulassungsanforderungen für elektronische Systeme. Allgemeiner gesagt legt die IEC 61508 allgemeine Grundsätze für die funktionale Sicherheit in verschiedenen Branchen fest.
Ein Embedded-Computer daher EN50155-zertifiziert sein, ohne automatisch SIL-zertifiziert zu sein. Bei sicherheitskritischen Projekten muss die Einhaltung der EN50155 und der funktionalen Sicherheitsstandards separat bewertet und umgesetzt werden.
Die Einhaltung der EN50155 hat einen fundamentalen Einfluss auf das Hardware-Design. Typische Maßnahmen beginnen beim Thermomanagement, wobei lüfterlose (passive) Kühlkonzepte, die Wärmeableitung über das Gehäuse und das Derating von Komponenten gängige Praktiken sind, um einen zuverlässigen Betrieb über erweiterte Temperaturbereiche hinweg sicherzustellen.
Die mechanische Konstruktion ist ebenso entscheidend. Anstelle von Steckverbindern werden oft Schraubverbindungen eingesetzt, um die Robustheit zu erhöhen. Empfindliche Komponenten können zum zusätzlichen Schutz vergossen werden, und vibrationsfeste Massenspeicher wie SSDs werden gegenüber herkömmlichen HDDs bevorzugt.
Aus elektrischer Sicht erfordern EN50155-konforme Systeme typischerweise eine erweiterte Eingangsfilterung, galvanische Trennung und Schutz vor Überspannungs- und Burst-Ereignissen, um instabilen Bahnstrombedingungen standzuhalten.
Auch die Qualitätssicherung spielt eine wichtige Rolle. Die langfristige Verfügbarkeit von Komponenten, ein strukturiertes Obsoleszenzmanagement und dokumentierte Requalifizierungsprozesse bei Konstruktionsänderungen sind für die lange Lebensdauer von Bahnsystemen unerlässlich.
EN50155 ist daher nicht nur eine Prüfnorm, sondern beeinflusst den gesamten Entwicklungsprozess – von der Komponentenauswahl und Systemarchitektur bis hin zur Validierung und Serienfertigung.
