車輛安全與RAMS思考

李 鐵，張 輝

（1 北京鐵路局 北京動車段，北京102613；2 北京鐵路局 車輛處，北京100860）

車輛安全與RAMS思考

李 鐵1，張 輝2

（1 北京鐵路局 北京動車段，北京102613；2 北京鐵路局 車輛處，北京100860）

通過對RAMS的介紹，提出了目前鐵路局系統安全管理上存在的問題，探討了在鐵道車輛運營部門采用RAMS管理的方法，給出了客、貨車RAMS考核指標和安全評估方法。

車輛；安全；RAMS；管理

RAMS是可靠性（Reliability）、可用性（Availability）、可維護性（Maintainability）和安全性（Safety）英文第一個字母的組合。

（1）可靠性：產品在規定的條件下和規定的時間區間內完成規定功能的能力。

（2）可維修性：產品在規定的條件下和規定時間內，按規定的程序和手段實施維修時，保持或恢復到規定狀態的能力。

（3）可用性：在要求的外部資源得到保證的前提下，產品在規定的條件下和規定的時刻或時間區間內處于可執行規定功能狀態的能力。

（4）安全性：不導致人身傷亡、危害健康及環境破壞的能力。

在國內、外設備招標文件中，對系統或產品都有可靠性、可用性、可維護性及安全性相關要求，學習和貫徹RAMS管理有利于了解產品的質量和服務水平、提高生產效益、在管理上與國際接軌。

1 當前鐵道車輛安全管理上存在的問題

1.1 孤立性

就安全而抓安全，未在各項經濟技術指標的綜合考慮下抓安全。不能將可靠性、可用性、可維護性與安全性通盤考慮。

1.2 缺量化

未能建立全面的RAMS考核指標，或考核指標不夠客觀。定性較多，定量較少。人為因素多，客觀標準少。

1.3 絕對化

實際工作中存在弄虛作假。大量隱患和苗頭被忽視，使預警更加困難，無法進行風險管理和控制。所以經常在無預警的情況下，突然爆發較大事故。

1.4 忽視細節

細節決定成敗，魔鬼藏在細節中。由于忽視細節，致使許多安全政策和措施落實不到位。在事故分析上，往往難以找出真正技術原因。

1.5 忽視源頭

對鐵道車輛而言，80%的故障是由新造引起的，因此要從車輛新造起就抓住安全質量源頭。許多問題出自設計和制造給運用和檢修帶來的不便。目前用戶級別很難有發言權，不能參與設計制造過程的安全性評估。

2 用RAMS改善鐵道車輛安全工作

2.1 開展設計安全研究

按風險最小化的原則進行產品設計，包括設計、供貨、安全裝置、報警裝置，培訓等各方面。在設計時，對每個安全相關功能、組成部分、接口進行風險識別與評定。車輛設計應當擁有與其功能相適應的安全完整性等級（SIL）。

2.2 運用定量分析技術

包括初步危險分析、子系統危險分析、運行與支持危險分析、危險與可操作性研究（HAZPO）、故障樹分析、事件樹分析、故障模式、影響和嚴重性分析（FMECA）、接口危險分析、量化風險分析、運行方法的RAMS考慮、維護制度、運輸的可持續性、員工的預期能力、人體工程學。安全設計工作應特別關注來自維修、降級運行、自然災害等方面的危險。

2.3 抓源頭質量

每個車型主導廠和配套廠應對其設計制造廠的子系統RAMS參數都要進行分析，必須根據用戶的RAMS計劃進行所有的響應分析，從理論預測角度說明該型車及其子系統都能夠達到要求。如果任一承包商/分包商未能達到其指定的目標，應改變設計，重新計算系統的運用性能。應在基本設計階段和詳細設計階段均向用戶提交一份RAMS分析與預測報告。制造商RAMS分析和預測報告的結果應與用戶的運行維護計劃完全一致。為此，鐵路局系統應主導車輛制造的RAMS計劃編制。

（1）開展可靠性預測

應進行可靠性性能的估計，并將其與系統和子系統的指定目標進行比較。在設計階段早期識別潛在缺陷，并采取糾正措施，修改設計，以改善識別潛在缺陷。在制造前，在已說明所有潛在缺陷并且滿足指定要求后，更新可靠性預測，還應進行可靠性持續性的推測。可靠性是一項重要的質量指標，只是定性描述不行，必須使之數量化，這樣才能進行精確的描述和比較。可靠性的定量表示有其自己的特點，由于使用場合的不同，要根據車輛運用特征量來制定。

（2）開展可用性預測

（3）開展可維護性預測

完善的維護計劃應包括預防性維護活動的程度和頻率，保證平均修復時間（MTTR）指標得到滿足。為獲得系統維修性目標，所有子系統應按照標準化、系列化、模塊化的理念進行設計，以確保各級維修中故障部件的快速替換。

3 制定鐵道車輛RAMS指標

鑒于當前我國尚未制定完善的鐵道車輛RAMS指標，基于目前鐵道車輛運用維修狀況，參考相關標準和文獻［1］，初步制定鐵道車輛RAMS指標。

應識別可能導致服務故障的系統故障，并預測每年此類事件的頻率。制造商可使用平均故障間隔時間（MTBF）和平均故障維修時間（MTTR）計算系統和子系統的固有可用性，計算公式如式（1）：

表1 鐵道車輛RAMS相關指標

依據鐵道車輛RAMS指標和要求，開展相關設計工作，表2給出鐵道車輛RAMS設計部分案例。

4 開展安全風險分析

4.1 安全完整性等級（SIL：Safety Integrity Level）

IEC 61508標準將SIL劃分為4級，即SIL1，SIL2，SIL3和SIL4。安全相關系統的SIL應該達到哪一級別，是由風險分析得來的，即通過分析風險后果嚴重程度、風險暴露時間和頻率、不能避開風險的概率及不期望事件發生概率這4個因素綜合得出。級別越高要求其危險失效概率越低，見表3。

4.2 風險評估

（1）危險發生頻率

表4給出危險發生頻率等級劃分。

表2 鐵道車輛RAMS設計部分案例

表3 安全完整性等級規定

（2）危險嚴重性

表5給出危險嚴重性等級劃分，包括對人員、系統和環境的影響。

（3）風險評估方法

表6給出風險評估矩陣，此矩陣列出了危險發生頻率與嚴重性的可能組合，給出了風險可接受性的各種區域。

表4 危險發生頻率等級劃分

表5 危險嚴重程度等級劃分

表6 風險評估矩陣

其中風險指數R1，指可忽略的風險評估，是無需同意就可以接受的。

風險指數R2，指可容忍的風險評估，是需有足夠的控制和安全管理部門的同意后才可接受的。

風險指數R3，指不希望的風險評估，是只有在風險抑減不可行，且取得安全管理部門同意后才可接受的。

風險指數R4，指不可容忍的風險評估，是應予以排除的。

5 結束語

提出了目前鐵道車輛安全管理上存在的問題，探討了鐵道車輛RAMS管理方法，初步制定了鐵道車輛RAMS指標并介紹RAMS設計的部分案例，依據相關標準給出鐵道車輛安全風險評估方法，為鐵道車輛RAMS工作的進一步開展提供參考。

［1］ 殷鶴齡，孔繁柯，曾天翔，等.可靠性維修性保障性術語集［M］.北京：國防工業出版社，2002.

［2］ 鐵道部.鐵路交通事故應急救援和調查處理條例·鐵路交通事故調查處理規則［S］.北京：中國鐵道出版社，2012.

Discussion on Safty and RAMS of Railway Rolling Stock

LI Tie1，ZHANG Hui2
（1 Beijing EMU Dopot，Beijing Railway Brueau，Beijing 102613，China；2 Vehicle Department，Beijing Railway Brueau，Beijing 100860，China）

With the introduction of RAMS，this paper puts forward the current problems existing in the safety management of railway system，explores the RAMS management method applying in railway vehicle operation department，and gives the RAMS assessment indices and safety assessment method of the passenger and freight cars.

rolling stock；safty；RAMS；management

U270

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.01.23

1008－7842（2014）01－0106－03

?）男，高級工程師（

2013－09－05）