基于?RAMS?的鐵路運營安全研究

吳華穩

摘 要：為促進鐵路行業發展的規范化、標準化、制度化，更好地實現鐵路運營的安全和效益，有必要引入可靠性（Reliability）、可用性（Availability）、可維修性（Maintainability）、安全性（Safety），即 RAMS 管理模式。RAMS 管理可為各行業提供安全保障，提高其運行效率，該模式在國外已被廣泛應用，并取得良好的效果。將RAMS 理論引入到鐵路運營安全領域，對 RAMS 的特性、計算方法、活動周期、指標要求進行闡述分析，指出 RAMS 管理模式對我國鐵路運營安全的發展具有重要的推動作用。

關鍵詞：鐵路;RAMS;運營安全;管理模式;研究

中圖分類號：U298.1

RAMS管理模式起源于西方發達國家，屬于系統工程技術之一，并且較早引入到鐵路運輸行業，是世界先進軌道交通行業普遍采用的關鍵技術，現已發展到一個較為先進的水平。西歐國家已經建立了RAMS行業標準，具有比較完整高效的工作體系，組建了具有RAMS管理經驗的人才隊伍，具備較為先進的一整套設計分析技術、工程管理技術，在鐵路運營安全領域得到了較為廣泛的應用。在鐵路產品設計管理過程中，應結合工作實際，有效地運用RAMS技術，實施全方位的可靠性、可用性、可維修性及安全性管理，有效地提升生產產品的質量，降低產品風險，從而提高鐵路交通工具的安全性及可用性。

1 鐵路運營安全 RAMS 管理理論涵義及特征

鐵路運營安全RAMS管理理論是指在鐵路運營的整個生命周期內，對其系統的可靠性、可用性、可維修性及安全性4種內涵特征進行一系列科學、有效的管理，進而持續保障鐵路安全正常地運行。

1.1 可靠性

可靠性指鐵路運營系統在規定條件下和規定時間內完成規定功能的能力。其具有如下特征。

（1）辨別鐵路運營發生故障的情況。

（2）判定鐵路運營故障發生的可能性，可以用定量指標進行計算，得出具體的數值。

（3）評估、評價鐵路運營出現的故障對系統運行帶來的影響，通過定性的判斷得出結論。

（4）分析、總結鐵路運營的故障情況。

1.2 可用性

可用性指在發揮正常性能的基礎上，鐵路運營系統在規定的時間及條件下處于可執行規定功能狀態的能力。其具有如下特征。

（1）可靠性越好，系統可用時間則越長，越能夠發揮其應有的作用。

（2）可維修性越好，維修時間則越短，可正常運用的時間越長。

（3）運用保障特性越好，維修等待時間則越短，可快速恢復性越好。

1.3 可維修性

可維修性指在規定的時間及條件下，鐵路運營系統按既定的標準和資源進行維修時能完成規定維修工作的能力。其具有如下特征。

（1）辨別鐵路運營安全故障。

（2）可維修性的判別指標是鐵路運營系統的平均維修時間，其數值是一個時間參數。

1.4 安全性

安全性指避免發生不可接受的鐵路運營風險，即不導致人員傷亡、危害身體健康及外部環境，以及不給設備和財產造成破壞或損傷的能力。其具有如下特征。

（1）關注危險。鐵路運營安全的危險包括違反有關法律法規，造成人員傷亡、重大財產損失，以及外部環境遭到破壞等。

（2）安全性的判別涉及在各種工作、時間和環境條件下，在鐵路運營、維護和維修過程中所發生的危險或危害。

鐵路運營安全RAMS管理理論所具備的“可靠性、可用性、可維修性和安全性”內涵之間是緊密聯系的，需要統一、系統的分析，如圖1所示。如鐵路運營系統的可靠性、可用性與可維修性的關系是，當系統可靠性越高時，發生故障間隔的時間越長;與此同時，系統可維修性越好時，維修時間越短，其使用時間就越長;因此，鐵路運營系統可用性就越高。其可用度Ai的計算公式為：

（1）

對于鐵路運營安全性來說，當系統可靠性越高，越不容易發生安全故障。

2 鐵路運營安全 RAMS 管理活動周期

RAMS管理在鐵路安全運營中具有重要的作用，因此，需要建立一整套詳盡、可控、科學的活動周期。在鐵路運營中，各種產品、部件的RAMS 活動周期均按照RAMS要求進行管理實施，通常涵蓋定義、分析、分配、設計和實現、評價評估和驗證等活動，其中驗收檢查工作貫穿整個RAMS管理的各個環節，進而確保按照既定的要求平穩實施整個項目。在整個活動周期中，常需要定性判斷和定量判斷。

（1）定性判斷提出了鐵路安全運營應當開展的RAMS 的工作項目和工作要求，一般通過階段性驗收、專家評審、過程控制、系統驗收等評審方式對開展的項目進行確認，并記錄此評審過程，使項目可追溯，以及對整個項目開展的各環節進行確認。

（2）定量判斷是通過計算鐵路RAMS的技術參數提出的，通過公式計算可以得出一定數值，并且可對得出數值的合理性進行確認。

鐵路運營安全RAMS管理活動周期V形示意圖如圖2所示，各階段緊密相連，環環相扣。以鐵路運營安全階段為分界點，其中，V形圖左側涵蓋需求、實現、制造等過程，以制造為終點;V形圖右側涵蓋安裝、驗收、運營等過程。

在鐵路運營的整個過程中，RAMS管理并不是一成不變的，可根據實際工作的需要，跳過或者重復開展V形示意圖的某個環節，但V形示意圖左側的需求、實現、制造環節是必不可少的，是RAMS管理的核心階段，且各階段是按照順序開展的，要經過嚴格的驗收確認，以確保按照既定的要求開展。在V形示意圖右側的安裝、驗收、運營環節，同樣可以對整個鐵路安全運營過程進行驗證，若出現不滿足生產要求時，要進行必要的變更，且要對變更部分進行驗收，直到滿足系統設計的質量要求。

3 鐵路運營安全 RAMS 管理指標要求

鐵路運營安全RAMS管理的參數具有定量化描述產品質量的數學特性，有其算法，可具體量化。其中，鐵路產品的故障可分為重大故障、主要故障、較少故障和輕微故障4種;同時，對故障影響產品運行的情況及后果進行備注解釋，具體情況如表1所示。

3.1 鐵路產品故障情況計量指標

鐵路運營可靠性方面的主要統計指標有平均故障發生時間（MTBF）、平均故障修復時間（MTTR）、平均故障維修時間（MTTM）和平均故障維修間隔時間（MTBM）。其中，MTBF計算公式為：

3.2 故障率

故障率一般指鐵路產品工作到某一具體時刻未出現故障，在此時刻后單位時間內出現故障的概率。其計算公式為：

3.3 實例

鐵路接觸網設備每60天保養1次，平均每次保養時間為2天。該接觸網設備的故障率為 1次/年，故障的平均修復時間為6 h，備件供給延遲和管理延遲的累積時間為1.5天。

按每年365天計算，系統各參數的計算如下：

通過實例計算，平均故障修復時間為0.25天，故障率為0.002 7 次/天，符合鐵路接觸網設備質量要求。

4 結束語

鐵路已經成為一種受歡迎、主流的出行方式，有關可靠性、可維修性、可用性、安全性等某一個領域的研究已有很多，但將RAMS整體運用到鐵路安全運營方面的研究比較少。本文通過系統闡述RAMS的涵義、特征、管理流程、管理技術指標以及計算方法，提出了基于RAMS管理模式的鐵路運營安全研究方法，并將RMAS管理模式引入到鐵路安全運營中，具有一定的工程實用價值與理論價值。

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收稿日期 2019-11-28

責任編輯 黨選麗