RAMS 在城市軌道交通建設管理中的應用

張自太，蔡偉森，吳啟中，廖 斌，莫 璐

（港鐵技術咨詢（深圳）有限公司，廣東深圳 518109）

1 RAMS 管理簡介

1.1 定義

RAMS管理是指在系統生命周期的各個階段，為確保產品的可靠性（Reliability）、可用性（Availability）、可維護性（Maintainability）及安全性（Safety）而采取的一系列管理和技術活動，有時也稱之為“系統保證管理”。

軌道交通系統RAMS管理是ISO 9001質量管理規范在軌道交通領域的應用與延伸，指在一定的條件下，管理者為確定和滿足系統的RAMS管理要求，從系統的角度出發，對軌道交通系統進行控制和影響的所有活動。

1.2 RAMS 管理各要素間的關系

軌道交通系統中，RAMS管理各要素（可靠性、可用性、可維護性和安全性）之間存在緊密的聯系，任何一個要素都會影響系統的整體表現，其相互關系如圖1所示。軌道交通各系統不僅需滿足可靠性和可維護性的要求，還需在運營期間通過實施合理的維護措施，才能達到運行的安全性和可用性目標。

圖1 軌道交通RAMS管理各要素間的相互關系

城市軌道交通作為市民的重要出行方式之一，人員密集，若發生意外事故，將產生嚴重社會影響，因此其安全性、可用性要求高；同時，作為大型基礎投資項目，其建設投資大，運營成本高，因此經濟性要求也高。

壽命周期內成本與可靠度關系示意圖如圖2所示。由圖可知，RAMS指標是建立在系統綜合成本的基礎上，若在建設期購置可靠性高的設備，則運營期系統出現故障的概率便會降低，越能保證系統的安全、可靠，隨之運營期成本也將降低。因此，可靠性、可用性、可維護性目標不能無限制地提高，在盡可能提高各指標時，應以設備壽命綜合成本最低為優。

圖2 壽命周期內成本與可靠度關系示意圖

1.3 參考標準

軌道交通RAMS標準是有效保障軌道交通安全、可靠運行的基礎之一。2008年，我國制定了《軌道交通可靠性、可用性、可維修性和安全性規范及示例》（GB/T 21562-2008）。該標準定義了RAMS各要素及其相互作用，詳述了軌道交通生命周期內各階段的主要工作任務，規范了RAMS管理的流程，為RAMS管理在軌道交通的應用提供了指引。

2 RAMS 在深圳市軌道交通4號線三期工程中的應用

深圳市軌道交通4號線三期工程借鑒了香港鐵路有限公司及其附屬公司的RAMS管理經驗，結合本項目特點，采取全新的RAMS管理手段。本項目在車輛、信號、站臺門、電扶梯等26個合約的專用規范中明確規定RAMS要求，各承包商結合項目特點及港鐵技術咨詢（深圳）有限公司（以下簡稱“港鐵公司”）要求，在項目設計、生產、安裝、測試及調試等階段，開展系統保證相關工作，取得了良好的效果。

2.1 RAMS管理組織架構及職能

項目初期，港鐵公司建立了如圖3所示的RAMS管理組織架構，各項目組按專業劃分，由業主（港鐵公司）、設計、監理、施工等各單位RAMS管理負責人組成，其中項目部與運營部有關負責人擔任隱患管控員（Hazard Controller），他們組成系統安全工作小組（SSWG），負責系統保證方面的工作，并向港鐵公司安全管理委員會（SMC）進行匯報。各角色的職能如表1所示。

2.2 程序文件

為明確各崗位工作職責，規范RAMS管理流程，確保RAMS管理符合公司安全管理策略，保證RAMS指標達到既有期望值，在本項目初期訂立了《PD-L1-36 4號線三期隱患管理程序》。該程序為本項目RAMS管理的綱領性文件，確立了項目的RAMS管理方法，在項目建設期間通過多項減輕措施，盡早檢閱、識別、記錄、處理及關閉對其運營造成影響的隱患項目，以確保運營期的安全及可靠。

2.3 工作流程

4號線三期工程RAMS管理工作按照以下流程開展，各階段開展的主要工作如圖4所示。

2.3.1 規劃階段

（1）設計院依據行業規范規定及港鐵公司要求，并參考其他城市軌道交通經驗數據，結合本項目工程實際情況，將初步確定的RAM指標分配至土建、車輛、信號、通信、供電、站臺門、電扶梯等系統。港鐵公司將RAMS指標寫入各系統的招標文件中，以確保承包商建造的系統能達到RAMS指標要求。

圖3 RAMS管理組織架構

表1 各角色的職能

圖4 4號線三期工程RAMS管理工作流程

（2）設計院首先根據過往項目經驗及本項目特點，對所有系統進行隱患辨別與評估；然后對照圖5所示的《風險矩陣》定量分析識別的隱患等級，完成圖6所示的初版《隱患登記冊》。識別登記的各項隱患都有相應的隱患管控員，所有隱患在系統設計、建造/測試、運營、維護階段持續跟進，直至完成減輕措施或該項隱患消除。

2.3.2 設計階段

（1）依據港鐵公司要求，設計單位與承包商編制《RAMS計劃》，說明如何計劃、管理及監控在其服務范圍內的整體系統RAMS要求，確保能夠有效地在設計、開發、生產、測試和初步運營階段中落實相關設計目標。

（2）各設計單位根據系統的設計特點或安全要求，識別其相關的潛在隱患，并列舉將采用的設計、運營安全原則，工業守則或法例，評估系統設計是否符合相關的安全要求或設計特點，編制并提交《安全原則及規范要求的符合性評估報告》。

（3）在初版《隱患登記冊》的基礎上，承包商須對系統中存在的主要隱患因素進行詳細分析，識別危害，并從設計、建造/測試、運營、維護等四方面制定建議或減輕措施，匯總成第二版《隱患登記冊》。其中被評估為R1或R2風險等級的隱患事項，必須盡快通過設計方法將風險降低至R3或R4等級。只在沒有可行的設計辦法下，才考慮通過運營、維修程序或為運營及維修員工提供訓練等方法解決。

圖5 風險矩陣

圖6 隱患登 記冊

2.3.3 建造/測試階段

（1）港鐵公司每月召開SSWG會議，對隱患記錄進行動態檢閱，對減輕措施進行跟蹤關閉；同時，不定期開展危險與可操作性分析（HAZOP）工作坊，確保設計院、承包商、監理方能充分理解RAMS管理的要求。

（2）承包商至少每季度要檢討并更新《隱患登記冊》中所有隱患解決的進展，并提交更新后的《隱患登記冊》，直到項目開通試運營。

（3）聘請獨立第三方安全評審單位對信號系統進行安全評審及審計，確保信號系統的安全與可靠。

2.3.4 運營/維護階段

（1）在缺陷通知期內，港鐵公司工程師記錄有關系統的各種事故和故障，并提供給承包商做分析及確認。承包商在收到港鐵公司工程師的更新通知后，7天內應對有關故障進行分析，并提交報告給其進行審批。

（2）在缺陷通知期限內，承包商須每月提交監控的RAM表現及確定補救措施有效性的臨時報告；直到缺陷通知期滿后，提交關于《可靠性、可用性和可維護性（RAM）證明報告》，證明已達到各項RAM目標，其中須包括有關的資料和計算作為證明依據。

3 工作成果

3.1 隱患登記冊

港鐵公司針對本項目特點，綜合國內外其他項目經驗，從規劃階段的初步隱患及設計階段的詳細隱患分析，建造階段的隱患登記冊的持續更新，一直到開通試運營隱患減輕措施的關閉，檢閱了4號線三期工程所有土建、機電合約，如表2、表3所示共識別出 531項隱患記錄，制訂2012項減輕措施（其中設計階段985項，建造/測試階段557項，運營階段185項，維護階段285項）。項目結束時，所有設計、建造/測試階段的減輕措施已經關閉，其他需要在運營、維護階段繼續跟蹤措施實行且已經交付給相關運營部門的項目在4號線運營階段應繼續跟進。隱患登記冊的建立及持續更新，消除了運營期間可預見的安全隱患，為保障運營期間的安全提供了有力的支撐。

表2 隱患登記冊數量統計表 項

表3 減輕措施完成情況 項

3.2 系統安全報告

為確保本項目平穩接管及運營，在項目開通前，港鐵公司針對本項目編制了《系統安全報告（System Safety Report，SSR）》，該報告系統地總結了項目在不同階段開展的RAMS管理及相應工作成果。

項目部對所有系統已進行隱患辨別、登記，且設計、建造/測試階段的減輕措施已完成并轉移至運營隱患管控員。運營部編制完成了《運營維修手冊》，制定了備品備件控制和修正工作機制，員工已完成培訓并取得對本地鐵系統操作及維修的相關資格。項目部與運營部已充分交接，運營已做好充分準備，確保線路可以安全可靠地運作。

3.3 推動 RAMS 的運用

在城市軌道交通項目的建設過程中會運用到一些安全保障的維修系統，但由于城市軌道交通系統本身的復雜性，在實際運用過程中會出現各種問題，RAMS管理能在城市軌道交通這樣大而復雜的項目中，確保系統生命周期內能夠實現持續成本效益，達到安全、可靠的運營要求。但是，我國目前具有RAMS管理經驗的人才較少，大多數設計院、承包商、監理單位并不熟悉RAMS管理流程，缺乏RAMS管理理念，使其工作推進較為困難。為此，港鐵公司在招標文件中明確了RAMS管理要求，當確定承包商后，立即組織開展崗前培訓，幫助其建立RAMS管理框架。項目在設計、建造/測試、運營各階段不定期開展HAZOP工作坊，識別、確定隱患的有效性；定期召開SSWG會議，評審所有已識別的隱患，確保隱患的減輕措施得到妥善跟蹤及處理；逐步培養設計院、承包商、監理單位形成RAMS管理思維，確保相關方能夠充分理解系統保證要求，順利推進系統保證工作。本項目培養了一批承包商，以及設計、監理等管理人員，使其具備了一定的RAMS管理思維，明確了各單位職責，規范了工作流程，對今后RAMS管理在城市軌道交通項目中的推廣起到了積極的作用。

4 創新及運用

4.1 以運營需求為導向，創新運用多項工具

《隱患登記冊》作為RAMS管理的重要工具之一，項目各階段識別的隱患均須登記在冊，而隱患的定量評估需依據《風險矩陣》中的內容。目前，國內外規范對《風險矩陣》的定義及規定較少，其中《城市軌道交通地下工程建設風險管理規范》（GB 50652-2011）從建設者的角度考慮建設過程中的風險。根據風險發生的可能性和損失，將風險劃分為4個等級，形成如表4所示的《風險登記標準》。

港鐵公司受此啟發，參照國內外其他規范、城市軌道交通運營發生的延誤或安全事件，大膽創新，從運營者的角度，重點關注運營安全及服務質量，創造性地形成如圖5所示的《風險矩陣》，并以此定量評估識別的隱患等級。在合理成本范圍內，通過不同階段的減輕措施，盡可能降低該隱患發生的概率，形成了如圖6所示的《隱患登記冊》。這是港鐵公司在本項目中的一大創新舉措，在項目前期階段，就可識別、控制發現的隱患，以最小的代價保證后期運營安全及服務質量。

表4 風險登記標準

4.2 隱患識別的運用

在各階段，港鐵公司不斷利用HAZOP作為工具審視《隱患登記冊》的有效性及適應性，持續補充完善《隱患登記冊》。在自動扶梯承包商進場后，港鐵公司組織各參建單位就國內外發生的多起自動扶梯夾傷乘客事件進行HAZOP分析，發現此類事件是由于自動扶梯運行過程中乘客站立的位置錯誤，致使其鞋、裙子、腳趾卡進梯級與裙板之間間隙。在第一次設計聯絡會上，港鐵公司提出在如圖7所示的裙板側增設梯級警示燈帶。在設計階段將此類隱患發生的概率降至最低，可保障運營期自動扶梯的安全。

4.3 多維度驗證 RAMS 數據

信號系統作為城市軌道交通運營的“中樞系統”，其正確無誤的運作是城市軌道交通運營安全的關鍵。為確保本項目信號系統在運營期間達到RAMS指標要求，一方面，在項目設計階段，港鐵公司任命第三方顧問作為對信號系統設計、開發、建造/測試整個周期的獨立安全評審員（Independent Safety Assessor，ISA），負責協助審查和監察信號系統項目的工作，確保信號系統承包商的設計和開發工作符合國際相關安全標準的要求，同時在審閱承包商開發的信號系統時已充分全面地考慮了安全要求，并確認已按“最低合理可行（ALARP）”方式進行管理；另一方面，信號系統承包商也聘請了其他的第三方評估單位，審計與評估信號系統的設計理念及原則、驗證與確認、調試報告、用戶需求、試運行指標等方面，各方面經評估合格后，才能頒發載客認證，允許信號系統投入使用。兩家評估單位的雙重認證，可充分保障運營期間信號系統達到RAMS指標要求。

5 結語

目前國內城市軌道交通項目快速發展，為保證運營安全、可靠、準時，取得良好的社會及經濟效益，給市民提供更加便捷的出行體驗，可通過應用RAMS管理技術體系和手段，在項目建設期間有效控制和管理系統RAMS及其要素間的沖突，實現最佳的RAMS組合，確保得到一個安全、可靠的城市軌道交通系統。目前，我國城市軌道交通項目RAMS管理技術尚處于起步階段，深圳市軌道交通4號線三期工程以運營需求為導向，在項目過程中成功運用RAMS進行全過程的管理，為國內其他項目引入并推廣RAMS管理提供了寶貴經驗。

圖7 設計對比圖