城市軌道交通設備監(jiān)理過程中的RAMS管理

顧崢嶸

（英泰克工程顧問（上海）有限公司，上海 200122）

0 引 言

RAMS 是指可靠性(Reliability)、可用性(Availability)、可維修性(Maintainability)和安全性(Safety)。隨著 GB/T 26429—2010《設備工程監(jiān)理規(guī)范》正式頒布，在越來越多的設備工程建設中引入了設備監(jiān)理。設備監(jiān)理中運用 RAMS 管理方法，有助于設備工程項目質(zhì)量及安全性的提高。

1 城市軌道交通設備的RAMS管理

RAMS 是《國際鐵路行業(yè)標準(IRIS)》之一。IRIS 這套管理體系在 ISO 9001:2000的基礎上，針對鐵路行業(yè)的要求增加了很多內(nèi)容，比如投標管理、項目管理和成本管理等。

GB/T 21526—2008《軌道交通可靠性、可用性、可維修性和安全性規(guī)范及示例》，對城市軌道交通應用 RAMS 進行了描述。RAMS 規(guī)范在城市軌道交通行業(yè)的應用，主要是用于分析影響城市軌道交通 RAMS的因素，以及在項目生命周期各階段應采取的保證 RAMS的措施。它通過保證系統(tǒng)可靠性(防止各種故障發(fā)生)、提高系統(tǒng)可維修性來保障系統(tǒng)的可用性；結合對可能危害安全的故障的重點防范，保證系統(tǒng)的安全性。最終滿足城市軌道交通 RAMS的性能要求。

RAMS 管理，又稱為系統(tǒng)保證管理。城市軌道交通設備的RAMS 管理，主要是在城市軌道交通工程設計和建造過程中，從運營角度出發(fā)，綜合考慮運營的安全及效率需要，引入了系統(tǒng)保證。力求在項目的各個階段降低風險，有效控制系統(tǒng)在各階段形成的質(zhì)量，最終得到一個高品質(zhì)的系統(tǒng)。近年來，北京、上海、成都、蘇州等城市在軌道交通設備建設中引入了 RAMS 管理。

2 設備監(jiān)理中的RAMS管理

軌道交通建設單位根據(jù)自身的特點，在車輛、信號、供電、屏蔽門、電扶梯、綜合監(jiān)控、自動售檢票等多個機電子系統(tǒng)中，要求各參建方進行多角度的系統(tǒng)保證工作。蘇州軌道交通 1號線項目要求監(jiān)理單位依據(jù) RAMS 咨詢單位要求，對部分機電設備的設計單位、供貨商、安裝單位和運營單位的RAMS 活動進行管理。筆者以監(jiān)理單位參與蘇州軌道交通項目電扶梯設備中 RAMS 管理為例，加以說明。

2.1 RAMS管理的計劃目標

將確定的系統(tǒng)可靠性指標按照一定的分配方法及原則，分配到各機電子系統(tǒng)。在項目進行的各階段，通過系統(tǒng)保證指標分配、隱患分析、RAM (可靠性、可用性、可維修性)分析、安全原則與符合性評估、故障模式、影響及重要性分析，分階段提交和更新報告，并建立故障報告與修正措施系統(tǒng)，對隱患分析和改進進行記錄、跟蹤。在必要時，對單項隱患進行危害和可操作性研究分析，進行安全與成本計算，最終決定改進方案。

在建設和運營階段，實施 RAMS 管理必須要進行充分的研究和策劃，以保證運營后能達到以下目標。

(1)實現(xiàn)主要安全和保障。預見并保護城市軌道交通運營后的人身及設備環(huán)境，避免因設備的設置和維修而產(chǎn)生傷害，有效地預防危險事故的發(fā)生。

(2)實現(xiàn)良好的可靠性、可使用性和可維修性，保證服務的連續(xù)性。從設計入手，減少系統(tǒng)故障的可能性；按服務質(zhì)量要求，優(yōu)化冗余設備的數(shù)量，減少設備的維修次數(shù)；限制特殊設備的數(shù)量，簡化維修。

2.2 RAMS管理的組織結構

對于一個城市軌道交通的RAMS 系統(tǒng)項目，一般由建設方或 RAMS 咨詢管理單位提出系統(tǒng) RAMS 管理的工作要求及總目標；由承包商建立項目部，提出詳細計劃，并由項目經(jīng)理負責項目實施；監(jiān)理工程師貫徹項目周期，積極參與、檢查和審核；各參建方共同進行確認與驗證，實現(xiàn)系統(tǒng)保證的目標。

在監(jiān)理組織結構中設置系統(tǒng)保證工程師；各子系統(tǒng)在建設過程中的RAMS 系統(tǒng)保證工作，分別由各專業(yè)監(jiān)理組組長負責(見圖1)。

圖1 城市軌道交通電扶梯項目RAMS管理組織圖

2.3 RAMS管理中的任務要求

RAMS 管理流程是以系統(tǒng)生命周期為基礎，控制軌道交通中規(guī)定的RAMS 要素，包括：定義 RAMS 要求、評估與控制 RAMS 影響、計劃與實施 RAMS 工作、監(jiān)控生命周期內(nèi)活動過程一致性。系統(tǒng)保證工程師要做好以下一些工作。

(1)復核《初步設計隱患分析報告》，并提出修改意見。包括：主要隱患清單、系統(tǒng)故障清單、風險矩陣、隱患登記冊。

(2)監(jiān)督與審核相關承包商提交的系統(tǒng)保證文件，并提交審查報告。包括：《系統(tǒng)保證計劃》、《系統(tǒng)設計初步隱患冊及分析報告》、《系統(tǒng)安全原則及規(guī)范要求的符合性評估》。

(3)監(jiān)督與審核相關承包商提交的RAM 分析報告文件，并提交審查報告。包括：《可靠性、可用性及可維護性(RAM)分析報告》、《故障模式、影響及重要性分析及報告》。

(4)監(jiān)督與審核相關承包商提交系統(tǒng)保證驗證文件，并提交審查報告。包括：《故障報告與糾正措施系統(tǒng)報告》、《系統(tǒng)保證驗證計劃》、《系統(tǒng)保證驗證報告》、《系統(tǒng)安全報告》。

(5)審核承包商提交的系統(tǒng)保證總結報告，并提交審查報告。

2.4 RAMS系統(tǒng)管理的重點

2.4.1 系統(tǒng)安全管理

安全風險的控制采取由上至下和由下至上相結合的方法來完成。由上至下的程序以初步危險分析為主導，設計方主要控制技術方案對于建設過程及運營過程的影響。由下至上的程序是由各子系統(tǒng)承包商通過相關具體安全分析完成的。

系統(tǒng)安全隱患分析是系統(tǒng)安全管理的重點。由 RAMS 管控員對每個子系統(tǒng)的潛在隱患進行系統(tǒng)的分析，評審在系統(tǒng)、接口、操作及運營/維修方面存在的隱患。所有隱患要依照系統(tǒng)要求制定的風險矩陣進行風險等級評估，按評估等級做相應處理形成最終版子系統(tǒng)隱患登記冊(表1 和表2)。

表1 城市軌道交通扶梯項目隱患登記冊(1)

表2 城市軌道交通扶梯項目隱患登記冊(2)

近年來，某國際著名品牌電扶梯在軌道交通車站內(nèi)運行時發(fā)生多次逆向運轉(zhuǎn)事故，導致乘客滾下扶梯造成傷害。經(jīng)了解分析，發(fā)現(xiàn)其驅(qū)動系統(tǒng)結構不合理，維修保養(yǎng)不當易引起故障。因此，在本項目電扶梯設計中避免采用此結構，并加裝逆向運轉(zhuǎn)輔助制動器，消除了安全隱患。

2.4.2 系統(tǒng)RAM管理

(1)RAM 分析指標。系統(tǒng) RAM 分析指標主要有平均無故障時間(MTBF)、平均修復時間(MTTR) 、平均停機時間(MDT)和可用性(MTBF/ MTBF+ MDT)指標。城市軌道交通的運營目標是提供具有可靠性、可使用性的服務。其服務的可靠性取決于對城市軌道交通車輛運行造成影響的故障，服務的可維修性取決于故障發(fā)生后迅速恢復運行的能力，而服務的可用性則取決于可靠性和可維修性兩方面的綜合。

根據(jù)總體目標，分配給電梯系統(tǒng)的MTBF≥2500 h (可靠性目標并不包括因電力中斷、水淹、員工錯誤等外來因素引起的故障)，可用性達到 99%，MDT＜2 h，MTTR＜3 h。通過分析，將該可靠性指標分解至井道、轎廂、主機、驅(qū)動、控制等各子系統(tǒng)。

(2)RAM 分析內(nèi)容。RAM 分析將構成潛在設計改進的基礎。通過 RAM 分析，確定出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，并找出最能改善 RAM的子系統(tǒng)。電梯的傳動部件及控制系統(tǒng)是設備的重要部件。其中控制系統(tǒng) RAM 分析包括：確認系統(tǒng)各組件至線路各可更換單元(LRu)級的斷損；確定每個更換單元 LRU的故障模式；確定每個故障模式對本系統(tǒng)的影響及故障檢測的手段；預測故障模式對系統(tǒng)的影響；根據(jù)賣方數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，預測每個故障模式的MTBF；通過預測需要采取維護措施的連續(xù)故障之間的平均時間，預測系統(tǒng)的MTBF。經(jīng)可靠性分析，電梯樣機指標 MTBF=3086 h、可用性=99.95% 、MTTR=1.34 h。滿足要求。

2.4.3 故障報告與糾正措施系統(tǒng)

故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng)(FRACAS)利用“信息反饋，閉環(huán)控制”的原理，通過規(guī)范化的程序，使發(fā)生的產(chǎn)品故障能得到及時地報告和糾正，從而實現(xiàn)產(chǎn)品可靠性的增長，達到對產(chǎn)品可靠性和維修性的預期要求，防止故障再現(xiàn)。FRACAS 亦稱為“故障信息閉環(huán)管理系統(tǒng)”。

此外，在 RAMS 管理過程中，系統(tǒng)保證工程師還要求承包商對部件供應商采取 FRACAS 管理；要求扶梯承包商制造樣機并模擬扶梯正常運行工況進行測試。期間對機房積水偵測裝置及超速保護開關精度進行了改進，并已達到可靠性指標。在質(zhì)保運營階段，對運行扶梯進行巡查，對故障記錄進行分析；根據(jù)運行時扶梯控制器記錄情況，對額定及過載電流等進行合理調(diào)整，完善系統(tǒng)。

2.5 RAMS管理工作中的方法

城市軌道工程中的設備監(jiān)理是建設項目管理的重要部分。RAMS 作為衡量系統(tǒng)服務質(zhì)量的一個重要特征，是在整個系統(tǒng)安全生命周期內(nèi)的各個階段通過設計理念、技術方法而得到的。監(jiān)理工程師通過設置文件見證點、現(xiàn)場見證點和停止見證點，檢查系統(tǒng)是否符合 RAMS 文件要求；對不符合部分，要求改進后再進入后續(xù)工作。

(1)根據(jù)系統(tǒng) RAMS 總體要求編制 RAMS 專業(yè)監(jiān)理細則，并在各專業(yè)監(jiān)理細則中列出 RAMS 管理的要求。各專業(yè)監(jiān)理工程師在各階段，依據(jù)相關設計營運安全原則、工業(yè)守則、法例和規(guī)范，對已設置文件見證點見證。包括：主要隱患清單、系統(tǒng)故障清單、系統(tǒng)保證計劃、系統(tǒng)設計初步隱患冊及分析報告、系統(tǒng)安全原則及規(guī)范要求的符合性評估。

(2)在工廠監(jiān)造及現(xiàn)場安裝調(diào)試時，設置現(xiàn)場見證點和停止見證點，根據(jù)要求進行見證。包括：建造過程中鋼結構關鍵節(jié)點的焊縫檢測、系統(tǒng)接口驗證、樣機檢測、安裝數(shù)據(jù)測量、隱蔽驗收和系統(tǒng)測試等。

(3)在建設各階段，對設備工程進行巡視檢查；召開相關會議協(xié)調(diào)處理 RAMS 管理中出現(xiàn)的各種問題。

3 結 語

蘇州軌道交通 1號線開通 10個月來運行穩(wěn)定，系統(tǒng)MTBF 指標得到了驗證。本項目在政府消防驗收中，發(fā)現(xiàn)部分風閥設備可靠性較差。在今后線路建設中，可將此類設備納入 RAMS 管理范圍，以提高項目整體質(zhì)量及安全性。由于某些原因，運營階段的RAMS 管理工作有所減弱。建議在運營過程中及時反饋設備情況，進一步進行系統(tǒng)保證分析，提升城市軌道交通的服務質(zhì)量。

國內(nèi)城市軌道交通建設要求設備監(jiān)理參與招投標、設計、建造、安裝驗收和運營階段全過程監(jiān)理，符合 RAMS 過程管理的要求。同時，監(jiān)理工程師專業(yè)技能有助于設備監(jiān)理師更好地參與 RAMS 管理。在工程設備監(jiān)理中按 RAMS 要求進行管理，有助于提高監(jiān)理服務的質(zhì)量。

[1]GB/T 21562—2008,軌道交通可靠性、可用性、可維修性和安全性規(guī)范及示例[S].

[2]陳琳奇，章?lián)P.成都地鐵機電系統(tǒng)中RAMS管理[J].城市軌道交通研究,2009(10).

[3]GB/T 26429—2010,設備工程監(jiān)理規(guī)范[S].