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(nèi)重點關(guān)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(shù)體系及方法，用以支撐APM系統(tǒng)安全可靠性的設(shè)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(nèi)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(shù))可反映出系統(tǒng)在規(guī)定時間內(nèi)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(lǐng)導、協(xié)調(diào)、控制等職能來協(xié)調(diào)各級供應(yīng)商和分包商的RAMS活動，使APM系統(tǒng)達到預(yù)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(shè)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(chǎn)品在全生命周期內(nèi)執(zhí)行一系列的活動，確保產(chǎn)品符合并滿足客戶、相關(guān)標準或規(guī)范提出的RAMS要求。同時，RAMS管理應(yīng)確保能有效地在設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)、測試和初步運營階段中落實相關(guān)的設(shè)計目標，保證APM系統(tǒng)在全壽命周期內(nèi)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(nèi)容

RAMS管理適用于APM系統(tǒng)的各級供應(yīng)商和分包商。其管理內(nèi)容包括在設(shè)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(gòu)建負責實施RAMS管理的團隊架構(gòu)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(zhuǎn)化為適于各級供應(yīng)商和分包商可使用的系統(tǒng)方法。

2 構(gòu)建APM系統(tǒng)的RAMS管理體系

2. 1 構(gòu)建RAMS管理團隊

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

圖1 國內(nèi)某APM項目的RAMS組織架構(gòu)

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(nèi)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(yīng)商/分包商，并對其進行評估和確認；

3) 供應(yīng)商/分包商RAMS團隊：對產(chǎn)品的RAMS性能進行分析、分配、預(yù)測和評估，確保滿足各自產(chǎn)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(shè)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(chǔ)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(shè)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(chǎn)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(diào)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(shè)計，使之加以改進。

2. 3 RAMS管理在APM項目中的應(yīng)用領(lǐng)域

在APM項目中，RAMS管理可應(yīng)用的領(lǐng)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(shè)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(gòu)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(wù)

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(guān)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(nèi)容：

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1) 管控RAMS管理流程；

2) 領(lǐng)導APM項目的RAMS相關(guān)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(yīng)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(yīng)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(nèi)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(yīng)關(guān)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(nèi)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(zhuǎn)入下一階段時所進行的階段性驗收及評審。驗收及評審結(jié)論作為能否能轉(zhuǎn)入下一階段的重要依據(jù)之一。以階段6“設(shè)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(shè)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(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)是否得到改進或徹底解決；③經(jīng)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(yīng)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(jié)論可作為是否能轉(zhuǎn)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(chǎn)品RAMS工作計劃評審；②RAMS設(shè)計分析專題評審，包括故障樹分析、軟件質(zhì)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(jié)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(shè)計、制造和安裝、試驗和調(diào)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(shè)計中，用以對APM項目的設(shè)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(nèi)以最優(yōu)的成本效益持續(xù)達到高可靠的安全運行水平。