車輛安全與RAMS思考

李 鐵，張 輝

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

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

車輛；安全；RAMS；管理

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

（1）可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。

（2）可維修性：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和手段實(shí)施維修時(shí)，保持或恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)的能力。

（3）可用性：在要求的外部資源得到保證的前提下，產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)刻或時(shí)間區(qū)間內(nèi)處于可執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)的能力。

（4）安全性：不導(dǎo)致人身傷亡、危害健康及環(huán)境破壞的能力。

在國內(nèi)、外設(shè)備招標(biāo)文件中，對(duì)系統(tǒng)或產(chǎn)品都有可靠性、可用性、可維護(hù)性及安全性相關(guān)要求，學(xué)習(xí)和貫徹RAMS管理有利于了解產(chǎn)品的質(zhì)量和服務(wù)水平、提高生產(chǎn)效益、在管理上與國際接軌。

1 當(dāng)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(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的綜合考慮下抓安全。不能將可靠性、可用性、可維護(hù)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(biāo)，或考核指標(biāo)不夠客觀。定性較多，定量較少。人為因素多，客觀標(biāo)準(zhǔn)少。

1.3 絕對(duì)化

實(shí)際工作中存在弄虛作假。大量隱患和苗頭被忽視，使預(yù)警更加困難，無法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理和控制。所以經(jīng)常在無預(yù)警的情況下，突然爆發(fā)較大事故。

1.4 忽視細(xì)節(jié)

細(xì)節(jié)決定成敗，魔鬼藏在細(xì)節(jié)中。由于忽視細(xì)節(jié)，致使許多安全政策和措施落實(shí)不到位。在事故分析上，往往難以找出真正技術(shù)原因。

1.5 忽視源頭

對(duì)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(zhì)量源頭。許多問題出自設(shè)計(jì)和制造給運(yùn)用和檢修帶來的不便。目前用戶級(jí)別很難有發(fā)言權(quán)，不能參與設(shè)計(jì)制造過程的安全性評(píng)估。

2 用RAMS改善鐵道車輛安全工作

2.1 開展設(shè)計(jì)安全研究

按風(fēng)險(xiǎn)最小化的原則進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，包括設(shè)計(jì)、供貨、安全裝置、報(bào)警裝置，培訓(xùn)等各方面。在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)每個(gè)安全相關(guān)功能、組成部分、接口進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)定。車輛設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)擁有與其功能相適應(yīng)的安全完整性等級(jí)（SIL）。

2.2 運(yùn)用定量分析技術(shù)

包括初步危險(xiǎn)分析、子系統(tǒng)危險(xiǎn)分析、運(yùn)行與支持危險(xiǎn)分析、危險(xiǎn)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(yán)重性分析（FMECA）、接口危險(xiǎn)分析、量化風(fēng)險(xiǎn)分析、運(yùn)行方法的RAMS考慮、維護(hù)制度、運(yùn)輸?shù)目沙掷m(xù)性、員工的預(yù)期能力、人體工程學(xué)。安全設(shè)計(jì)工作應(yīng)特別關(guān)注來自維修、降級(jí)運(yùn)行、自然災(zāi)害等方面的危險(xiǎn)。

2.3 抓源頭質(zhì)量

每個(gè)車型主導(dǎo)廠和配套廠應(yīng)對(duì)其設(shè)計(jì)制造廠的子系統(tǒng)RAMS參數(shù)都要進(jìn)行分析，必須根據(jù)用戶的RAMS計(jì)劃進(jìn)行所有的響應(yīng)分析，從理論預(yù)測(cè)角度說明該型車及其子系統(tǒng)都能夠達(dá)到要求。如果任一承包商/分包商未能達(dá)到其指定的目標(biāo)，應(yīng)改變?cè)O(shè)計(jì)，重新計(jì)算系統(tǒng)的運(yùn)用性能。應(yīng)在基本設(shè)計(jì)階段和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段均向用戶提交一份RAMS分析與預(yù)測(cè)報(bào)告。制造商RAMS分析和預(yù)測(cè)報(bào)告的結(jié)果應(yīng)與用戶的運(yùn)行維護(hù)計(jì)劃完全一致。為此，鐵路局系統(tǒng)應(yīng)主導(dǎo)車輛制造的RAMS計(jì)劃編制。

（1）開展可靠性預(yù)測(cè)

應(yīng)進(jìn)行可靠性性能的估計(jì)，并將其與系統(tǒng)和子系統(tǒng)的指定目標(biāo)進(jìn)行比較。在設(shè)計(jì)階段早期識(shí)別潛在缺陷，并采取糾正措施，修改設(shè)計(jì)，以改善識(shí)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(yù)測(cè)，還應(yīng)進(jìn)行可靠性持續(xù)性的推測(cè)?？煽啃允且豁?xiàng)重要的質(zhì)量指標(biāo)，只是定性描述不行，必須使之?dāng)?shù)量化，這樣才能進(jìn)行精確的描述和比較?？煽啃缘亩勘硎居衅渥约旱奶攸c(diǎn)，由于使用場(chǎng)合的不同，要根據(jù)車輛運(yùn)用特征量來制定。

（2）開展可用性預(yù)測(cè)

（3）開展可維護(hù)性預(yù)測(cè)

完善的維護(hù)計(jì)劃應(yīng)包括預(yù)防性維護(hù)活動(dòng)的程度和頻率，保證平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）指標(biāo)得到滿足。為獲得系統(tǒng)維修性目標(biāo)，所有子系統(tǒng)應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化的理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，以確保各級(jí)維修中故障部件的快速替換。

3 制定鐵道車輛RAMS指標(biāo)

鑒于當(dāng)前我國尚未制定完善的鐵道車輛RAMS指標(biāo)，基于目前鐵道車輛運(yùn)用維修狀況，參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)［1］，初步制定鐵道車輛RAMS指標(biāo)。

應(yīng)識(shí)別可能導(dǎo)致服務(wù)故障的系統(tǒng)故障，并預(yù)測(cè)每年此類事件的頻率。制造商可使用平均故障間隔時(shí)間（MTBF）和平均故障維修時(shí)間（MTTR）計(jì)算系統(tǒng)和子系統(tǒng)的固有可用性，計(jì)算公式如式（1）：

表1 鐵道車輛RAMS相關(guān)指標(biāo)

依據(jù)鐵道車輛RAMS指標(biāo)和要求，開展相關(guān)設(shè)計(jì)工作，表2給出鐵道車輛RAMS設(shè)計(jì)部分案例。

4 開展安全風(fēng)險(xiǎn)分析

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

IEC 61508標(biāo)準(zhǔn)將SIL劃分為4級(jí)，即SIL1，SIL2，SIL3和SIL4。安全相關(guān)系統(tǒng)的SIL應(yīng)該達(dá)到哪一級(jí)別，是由風(fēng)險(xiǎn)分析得來的，即通過分析風(fēng)險(xiǎn)后果嚴(yán)重程度、風(fēng)險(xiǎn)暴露時(shí)間和頻率、不能避開風(fēng)險(xiǎn)的概率及不期望事件發(fā)生概率這4個(gè)因素綜合得出。級(jí)別越高要求其危險(xiǎn)失效概率越低，見表3。

4.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

（1）危險(xiǎn)發(fā)生頻率

表4給出危險(xiǎn)發(fā)生頻率等級(jí)劃分。

表2 鐵道車輛RAMS設(shè)計(jì)部分案例

表3 安全完整性等級(jí)規(guī)定

（2）危險(xiǎn)嚴(yán)重性

表5給出危險(xiǎn)嚴(yán)重性等級(jí)劃分，包括對(duì)人員、系統(tǒng)和環(huán)境的影響。

（3）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

表6給出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣，此矩陣列出了危險(xiǎn)發(fā)生頻率與嚴(yán)重性的可能組合，給出了風(fēng)險(xiǎn)可接受性的各種區(qū)域。

表4 危險(xiǎn)發(fā)生頻率等級(jí)劃分

表5 危險(xiǎn)嚴(yán)重程度等級(jí)劃分

表6 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣

其中風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)R1，指可忽略的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，是無需同意就可以接受的。

風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)R2，指可容忍的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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(fēng)險(xiǎn)指數(shù)R3，指不希望的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，是只有在風(fēng)險(xiǎn)抑減不可行，且取得安全管理部門同意后才可接受的。

風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)R4，指不可容忍的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，是應(yīng)予以排除的。

5 結(jié)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(biāo)并介紹RAMS設(shè)計(jì)的部分案例，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)給出鐵道車輛安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，為鐵道車輛RAMS工作的進(jìn)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(shù)語集［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2002.

［2］ 鐵道部.鐵路交通事故應(yīng)急救援和調(diào)查處理?xiàng)l例·鐵路交通事故調(diào)查處理規(guī)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(jí)工程師（

2013－09－05）