自動旅客運輸系統(tǒng)的可靠性、可用性、可維護性和安全性(RAMS)管理

王 君

(中車浦鎮(zhèn)龐巴迪運輸系統(tǒng)有限公司，241060，蕪湖//工程師)

自動旅客運輸(APM)系統(tǒng)作為一種全新的軌道交通制式，如何保證其可靠、安全運行，已成為行業(yè)內重點關注的問題。本文對APM系統(tǒng)的可靠性、可用性、可維護性、安全性(RAMS)管理提出了一套完整的技術體系及方法，用以支撐APM系統(tǒng)安全可靠性的設計，滿足APM系統(tǒng)的日常運營、維修管理要求。

1 RAMS管理的目的及主要內容

1. 1 RAMS管理的概念

RAMS是反映軌道交通系統(tǒng)長期運行表現(xiàn)的特征屬性。通過RAMS管理(如工程概念、方法、工具和技術)可反映出系統(tǒng)在規(guī)定時間內安全達到軌道交通規(guī)定水平的置信度[1]。

APM系統(tǒng)的RAMS管理，是指通過項目管理實施計劃、組織、領導、協(xié)調、控制等職能來協(xié)調各級供應商和分包商的RAMS活動，使APM系統(tǒng)達到預期RAMS目標的活動過程。

1. 2 RAMS管理的目的

將RAMS管理引入APM系統(tǒng)的項目管理中，制定APM系統(tǒng)RAMS管理的組織、職責、程序，從整個系統(tǒng)的設計、制造、運營等各個階段制定整體的、系統(tǒng)性的工作流程和實施目標，以確保APM系統(tǒng)的整體性能及運行安全。通過對產品在全生命周期內執(zhí)行一系列的活動，確保產品符合并滿足客戶、相關標準或規(guī)范提出的RAMS要求。同時，RAMS管理應確保能有效地在設計、開發(fā)、生產、測試和初步運營階段中落實相關的設計目標，保證APM系統(tǒng)在全壽命周期內以最優(yōu)的成本效益持續(xù)達到高可靠的安全運行水平。

1. 3 RAMS管理的主要內容

RAMS管理適用于APM系統(tǒng)的各級供應商和分包商。其管理內容包括在設計、制造、供貨、試驗和項目運營等各個階段發(fā)生的所有RAMS活動，主要有：①構建負責實施RAMS管理的團隊架構和職責說明；②統(tǒng)一RAMS活動所需要的方法論；③分解RAM和安全的目標；④定義RAMS管理的工作流程等。因此，RAMS管理是一項系統(tǒng)工程，需要將APM系統(tǒng)的最終需求和要求轉化為適于各級供應商和分包商可使用的系統(tǒng)方法。

2 構建APM系統(tǒng)的RAMS管理體系

2. 1 構建RAMS管理團隊

建立健全的RAMS管理團隊，是RAMS管理體系建設的首要工作及保障。圖1是國內某個城市APM項目的RAMS組織架構，由業(yè)主、RAMS管理團隊和供應商/分包商RAMS團隊三級構成。

圖1 國內某APM項目的RAMS組織架構

1) APM系統(tǒng)業(yè)主：負責制定整個項目的RAMS目標；

2) RAMS管理團隊：負責整個系統(tǒng)生命周期內的RAMS活動，確保系統(tǒng)RAMS水平滿足目標要求，將整個項目的RAMS目標分解至各供應商/分包商，并對其進行評估和確認；

3) 供應商/分包商RAMS團隊：對產品的RAMS性能進行分析、分配、預測和評估，確保滿足各自產品的RAMS指標。

2. 2 制定RAMS管理的壽命周期

APM系統(tǒng)的RAMS壽命周期依據(jù)歐洲標準EN 50126-1—2017進行劃分，標準“V”模型分為12個階段，并描述了不同階段之間的聯(lián)系，如圖2所示。

圖2中：階段1到階段6為“下行分支”，一般稱為設計與開發(fā)階段。此階段首先要確定項目范圍和整個系統(tǒng)的RAMS要求，然后對系統(tǒng)的邊界、功能、特性、接口等進行定義；在此基礎之上建立初步RAM計劃和安全計劃，并進行風險分析；將風險評估后得到系統(tǒng)的需求分配給各個子系統(tǒng)進行設計。這是一個精進的過程，是為了實現(xiàn)系統(tǒng)的部件制造。

階段7到階段12為“上行分支”，包括裝配、整合和整個系統(tǒng)的運營。在此階段，對子系統(tǒng)和部件進行生產制造后，將這些子系統(tǒng)和部件裝配整合

圖2 全壽命周期RAMS管理“V”模型

成一個系統(tǒng)；對系統(tǒng)進行調試和試驗，驗證是否符合RAMS要求，完成RAM論證；在系統(tǒng)投入運營后，繼續(xù)收集、整理、統(tǒng)計、分析運營現(xiàn)場的故障數(shù)據(jù)，并反饋于系統(tǒng)設計，使之加以改進。

2. 3 RAMS管理在APM項目中的應用領域

在APM項目中，RAMS管理可應用的領域主要有：①信號及列車控制系統(tǒng)；②車輛系統(tǒng)；③站臺門系統(tǒng)；④通信系統(tǒng)；⑤導向輪系統(tǒng)；⑥牽引供電系統(tǒng)；⑦監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)；⑧APM侵入檢測系統(tǒng)；⑨車輛段設備。

3 RAMS管理的工作要點

APM系統(tǒng)的RAMS管理工作要點包括：構建RAMS管理團隊；制定全壽命周期各階段的RAMS活動；建立各階段的RAMS監(jiān)督評審機制。

3. 1 RAMS管理團隊職責和任務

RAMS管理團隊對APM系統(tǒng)中所有的RAMS工作負責，承擔所有與系統(tǒng)保證和驗收相關的事宜，包括APM系統(tǒng)整體及各子系統(tǒng)的可靠性、可用性、可維護性和安全性。RAMS管理團隊負責APM的RAM和安全工程活動的實施，主要包括以下內容：

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1) 管控RAMS管理流程；

2) 領導APM項目的RAMS相關活動；

3) 與工程和管理人員緊密配合，確保RAMS理念融入全壽命周期的各階段；

4) 管理APM項目，確保RAMS目標達到要求；

5) 制定RAMS活動計劃，并為APM活動提供足夠的資源；

6) 實時監(jiān)控RAMS活動的狀態(tài)和進度；

7) 管理危害清單；

8) 負責APM項目的整體系統(tǒng)安全，并及時將未解決的安全問題上報到最高管理層；

9) 管理供應商和分包商的RAMS工作。

3. 2 RAMS管理壽命周期

RAMS管理壽命周期的確定應基于APM系統(tǒng)對RAMS的工作需求，是針對APM系統(tǒng)全壽命周期內全部RAMS工作的總體規(guī)劃，包括：定義APM項目階段；確定各階段的RAMS活動；規(guī)定分工及責任；規(guī)定RAMS活動的分工責任；明確了各階段RAMS的輸出物；制定出APM項目各階段的RAMS評審機制。表1顯示了全壽命周期各階段與RAMS活動的對應關系。APM系統(tǒng)的RAMS管理工作要求覆蓋RAM活動和安全性活動2大方面，其管理流程如圖3所示。

表1 全壽命周期各階段APM系統(tǒng)活動與RAMS活動對照表

圖3 APM系統(tǒng)的RAMS管理流程

3. 3 RAMS各階段的驗收及評審

RAMS各階段的驗收和評審是APM系統(tǒng)全壽命周期中工作內容的重要組成部分，是保證RAMS特征的有效手段。按照驗收階段分為階段性RAMS驗收及評審、RAMS專題驗收及評審。

階段性RAMS驗收及評審是在某一階段即將轉入下一階段時所進行的階段性驗收及評審。驗收及評審結論作為能否能轉入下一階段的重要依據(jù)之一。以階段6“設計和實現(xiàn)階段”的RAMS驗收及評審為例，其主要工作包括：①評審設計滿足合同規(guī)定的RAMS要求，以及RAMS活動的完成情況；②評審RAMS設計的薄弱環(huán)節(jié)是否得到改進或徹底解決；③經過RAMS研制試驗或增長試驗后APM系統(tǒng)的RAMS水平；④評審供應商的RAMS管理及活動是否滿足APM系統(tǒng)的RAMS要求。該階段的驗收及評審結論可作為是否能轉入階段7“制造階段”的依據(jù)之一。

RAMS專題驗收及評審類型包括：①子系統(tǒng)/產品RAMS工作計劃評審；②RAMS設計分析專題評審，包括故障樹分析、軟件質量保證分析、子系統(tǒng)安全完整性分析等；③RAMS增長試驗評審；④重大故障分析,以及故障報告、分析和糾正措施(FRACAS)系統(tǒng)評審。在APM系統(tǒng)及各子系統(tǒng)的壽命周期各個階段，可根據(jù)項目要求或特殊需求進行RAMS的專題驗收及評審活動。

4 結語

決定APM系統(tǒng)運營成功與否的因素包括: 安全、運營表現(xiàn)(高可靠)和成本效益。本文針對APM系統(tǒng)的RAMS特性，提出了一套適用于APM系統(tǒng)的RAMS管理體系，明確全壽命周期各個階段的RAMS管理要求，從而使RAMS管理貫穿于APM項目的設計、制造和安裝、試驗和調試、集成及系統(tǒng)驗收、運營等各階段,并將其管理效果反饋到設計中，用以對APM項目的設計作進一步的改進與完善，最終提高APM系統(tǒng)RAMS水平，確保APM系統(tǒng)在全壽命周期內以最優(yōu)的成本效益持續(xù)達到高可靠的安全運行水平。