淺析基于RAMS的軌道交通車輛狀態評估方法

戴杰，廖玻

（無錫地鐵運營有限公司，江蘇 無錫 214000）

1 引言

作為大運量的城市客運交通工具，人們關心的不僅僅是城市軌道交通車輛的快速、便捷與舒適，更需要關注城市軌道交通車輛能否為廣大乘客提供安全可靠的運營服務，因為安全可靠的城市軌道交通系統不僅關系著乘客的利益，更代表著企業、甚至城市的形象。城市軌道交通車輛的安全可靠很大程度上依賴于車輛的維修制度、維修周期優化、維修技術水平和車輛的技術狀態等，因此，面對城市軌道交通車輛不斷增長的安全性與可靠性要求，亟需對車輛維護管理進行統籌研究，以便尋求或制定更加合理有效的車輛維修管理模式。

RAMS分析是一個綜合性的評估框架，它涵蓋了可靠性、安全性、可用性和維修性這4個關鍵維度。然而，目前針對部件運行狀態的RAMS分析，鮮有研究能夠全面整合這4個方面進行深入探討。在軌道交通領域，對信號系統以及列控系統的安全性和可靠性進行評估，都是具有實際應用價值的研究方向。這些研究有助于提升系統的整體性能，確保其在各種應用場景下的穩定性和可靠性。

2 基于RAMS的部件評估方法

2.1 可靠性分析方法

軌道交通車輛部件在特定時間段和特定條件下，能夠完成其預定功能的能力稱為其可靠性。對軌道交通車輛部件的可靠性進行深入分析，首要步驟是處理海量的歷史數據，在這一過程中，不僅要關注部件的故障模式，還需運用統計方法，擬合出能準確描述部件故障時間間隔的故障分布函數，通過繪制歷史故障時間間隔的直方圖，我們可以清晰地識別出部件的主要故障模式，并據此確定最符合實際情況的故障分布函數。這樣的分析過程有助于我們更全面、深入地理解部件的可靠性特征，為后續的優化和改進提供有力的數據支持。

（1）指數分布

（2）正態分布

（3）威布爾分布

其中，β代表尺度參數。為了準確判斷故障時間間隔符合哪種故障分布類型，可以利用安德森-達林檢驗（AD檢驗）進行評估。具體而言，某個故障分布函數的AD值越小，則該函數越有可能是故障時間間隔的真實分布。

2.2 可用性分析方法

在外部資源得到有效保障的前提下，軌道交通車輛部件在規定的條件和特定時間內，能夠充分實現其預設功能的能力稱為其可用性。針對可用性的具體評價，關鍵在于對可用度的精確描述和量化評估。

部件在運行時的運營可用度（OA）如下式所示：

其中：MTBF指代平均無故障時間，單位為h；MDT指代故障排除與停機時間之和的平均值，單位為h。運營可用度是評估關鍵部件是否需采用新維修措施的重要指標。

2.3 維修性分析方法

在RAMS（可靠性、可用性、可維護性和安全性）的最終狀態評估中，維修性占據著舉足輕重的地位，涵蓋了維修措施制定、維修狀態評估兩大方面。預防性維修是原先事后維修模式經過多年發展而來的先進維修模式。而以可靠性為中心的維修（RCM）是當前應用最多的維修模式制定方法之一。基于RAMS的狀態評估方法可用圖1進行概述。

圖1 RAMS狀態評估方法示意圖

2.4 安全性分析方法

安全性是部件在面對潛在風險時所展現出的穩健性。為確保部件在運行中的安全，我們需對各種潛在的故障模式進行深入分析，并根據其影響程度進行分級評估。其中，風險優先數（RPN）作為一種常用的評估工具，其構成主要包括：嚴重程度等級，即評估故障可能帶來的后果影響；故障發生頻率等級，用以量化故障發生的可能性；以及故障檢測難易程度，反映故障被及時發現的難易程度。通過綜合考慮這3個因素，我們能夠更全面、準確地評估部件的安全性。

計算公式如下所示：

其中，S代表嚴重程度等級；O代表故障發生頻率等級；D代表故障檢測難易程度。

對以上3個指標的量化具體要求如表1、表2以及表3所示。

表1 嚴酷度等級表

表2 故障發生頻度等級表

表3 被檢測難度等級表

在部件的安全性分析中，上述3項指標的評級均須嚴格控制在6級以內。若任何一項指標評級超過此標準，必須立即采取有效措施以降低其評級，確保部件的安全性。同時，RPN值亦不得高于或等于125，否則將對部件的安全運行造成嚴重威脅，必須予以高度重視并采取相應措施。

3 結語

RAMS理論能促進軌道交通車輛運維的科學發展，因此提出了一種基于RAMS（可靠性、可用性、可維護性和安全性）的軌道交通轉向架狀態評估方法。結合運營可用性、安全性和維修性對指定關鍵部件進行深入分析評估，根據評估結果，對相關關鍵部件執行新的維修策略。這種基于RAMS的評估方法在軌道交通車輛的運維管理中具有顯著的工程實踐價值。