基于RCM理論的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)維護(hù)的探討

劉福新

（1.北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070）

基于RCM理論的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)維護(hù)的探討

劉福新1，2

（1.北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070）

RCM理論對(duì)系統(tǒng)維護(hù)的主要思路是深入分析系統(tǒng)所具有的各項(xiàng)功能和故障模式，明確系統(tǒng)故障所產(chǎn)生的后果， 在充分利用其固有可靠性的前提下，制定出各故障的預(yù)防性措施。將這一理論運(yùn)用到計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)維護(hù)工作中，優(yōu)化系統(tǒng)的維護(hù)策略，達(dá)到系統(tǒng)安全、可靠的運(yùn)行。

RCM；計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)；維護(hù)；系統(tǒng)故障；安全可靠性

1 概述

隨著我國(guó)高速鐵路的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)作為信號(hào)設(shè)備的核心系統(tǒng)之一，其性能的優(yōu)劣對(duì)鐵路運(yùn)輸安全起著決定性作用，因此對(duì)聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全性、可靠性提出更高的要求。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在其使用周期內(nèi)能否安全、穩(wěn)定的工作，很大程度上取決于合理的維護(hù)和科學(xué)的管理。因此，建立一套合理有效的維修策略模式，是我們面臨的一項(xiàng)新課題。RCM理論的提出，為我們提供了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)新的維護(hù)思路。

2 RCM理論的定義

以可靠性為中心的維護(hù)（Reliability Centered Maintenance，RCM）是一種維修的理念、策略和模式；是圍繞可靠性維護(hù)這一特征，用以確定設(shè)備預(yù)防性維護(hù)需求的一種系統(tǒng)工程方法，也是優(yōu)化各種設(shè)備維護(hù)制度的首選方法。

對(duì)于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，RCM也可以定義為：按照以經(jīng)濟(jì)的、最低的維護(hù)成本保持設(shè)備固有的安全性和可靠性。通過(guò)對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析、建立故障案例庫(kù)、專家評(píng)審等手段，以提高系統(tǒng)可靠性為目標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)的維護(hù)策略。

3 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的故障類型和處理方式

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的故障包含硬件故障和軟件故障兩個(gè)方面。硬件故障分為永久性故障、間歇性故障和瞬時(shí)故障。

永久性故障一般是由于系統(tǒng)內(nèi)板卡故障，線纜斷線等因素導(dǎo)致，故障處理前，故障現(xiàn)象會(huì)永久存在。間歇性故障指設(shè)備故障現(xiàn)象頻繁發(fā)生且能夠自動(dòng)恢復(fù)，通常由于元器件的性能發(fā)生變化導(dǎo)致工作不穩(wěn)定，或板卡、線纜接觸不良等原因?qū)е?。瞬時(shí)故障一般是由于外界干擾導(dǎo)致系統(tǒng)突發(fā)性故障。

永久性故障和間歇性故障的處理，通常是先用備件替換故障設(shè)備，恢復(fù)系統(tǒng)的正常使用，然后對(duì)故障現(xiàn)象、故障設(shè)備進(jìn)行分析，找出具體的故障點(diǎn)。對(duì)于瞬時(shí)故障，一般故障原因很隱蔽，應(yīng)先恢復(fù)系統(tǒng)正常使用，然后再對(duì)故障發(fā)生前后的外界因素進(jìn)行匯總、分析，找出引起故障的干擾源。

軟件故障是由于軟件中數(shù)據(jù)配置錯(cuò)誤，或軟件邏輯存在的缺陷導(dǎo)致。對(duì)于軟件問(wèn)題，生產(chǎn)廠家要通過(guò)電務(wù)維修機(jī)等方式獲取故障時(shí)間段的數(shù)據(jù)，試驗(yàn)室進(jìn)行故障回放、模擬試驗(yàn)等手段查找軟件中錯(cuò)誤的地方，然后再按照各個(gè)路局、電務(wù)段規(guī)定的軟件修改流程進(jìn)行軟件修改。

4 維護(hù)方式

根據(jù)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的故障類型，以可靠性維護(hù)理論作為基礎(chǔ)，提出校正性維護(hù)、預(yù)防性維護(hù)、預(yù)測(cè)性維護(hù)3種維護(hù)方式。而可靠性維護(hù)是將校正性維護(hù)、預(yù)防性維護(hù)和預(yù)測(cè)性維護(hù)幾種維護(hù)方式有機(jī)相結(jié)合而成的。

4.1 校正性維護(hù)

校正性維護(hù)是一種被動(dòng)維護(hù)方式，因?yàn)樵O(shè)備元件的失效性是未知的。設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)機(jī)存在不確定性，只有造成停機(jī)之后才進(jìn)行維護(hù)。校正性維護(hù)要求故障發(fā)生后，人力、備件等維護(hù)資源必須及時(shí)到位，維護(hù)人員在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)系統(tǒng)，以達(dá)到系統(tǒng)的安全、可靠性。

優(yōu)良的校正性維護(hù)方法能夠?qū)Π踩院涂捎眯赃_(dá)到改進(jìn)。然而這種方式要求維護(hù)人員必須快速響應(yīng)并趕到故障現(xiàn)場(chǎng)，打亂了人員正常的工作計(jì)劃，帶有很大的隨機(jī)性。校正性維護(hù)是花費(fèi)代價(jià)大，資源反應(yīng)和人力動(dòng)用困難，并且對(duì)于系統(tǒng)的恢復(fù)時(shí)間也是不可預(yù)見(jiàn)的。

從各方面考慮，校正性維護(hù)是被動(dòng)的、落后的維護(hù)方式?；谶@種情況，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的各個(gè)生產(chǎn)廠家采取組建分公司或區(qū)域化維護(hù)的方式來(lái)彌補(bǔ)校正性維護(hù)的弊端。

校正性維護(hù)適用于下列情況：

1）設(shè)備發(fā)生故障，但不會(huì)影響系統(tǒng)的整體功能和安全、可靠性；

2）故障屬于偶發(fā)性且無(wú)規(guī)律可尋的故障，使用校正性維護(hù)方式更為經(jīng)濟(jì)。

4.2 預(yù)防性維護(hù)

預(yù)防性維護(hù)是一種有計(jì)劃的維護(hù)體制，主要是為了防止故障。維護(hù)需要在一個(gè)設(shè)定好的間隔內(nèi)，如時(shí)間間隔、條件間隔等，按照維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)所描述的盡可能減少設(shè)備故障和失效的可能，達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的目的。聯(lián)鎖系統(tǒng)內(nèi)各部件使用到一定時(shí)間，不論其運(yùn)行狀態(tài)如何，安排進(jìn)行計(jì)劃規(guī)定的維護(hù)工作，以達(dá)到系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定地運(yùn)行為目的。顯然這種維護(hù)方式帶有強(qiáng)制性。

預(yù)防性維護(hù)的主要目的是為了在故障發(fā)生之前防止設(shè)備故障。維護(hù)工作一般安排在行車(chē)間隙進(jìn)行，并且對(duì)維護(hù)資源、維護(hù)內(nèi)容、人員提前做好充分的準(zhǔn)備。在設(shè)備發(fā)生故障之前，通過(guò)以換代修的方式提高設(shè)備的可用性。系統(tǒng)維護(hù)的次數(shù)或間隔周期是生產(chǎn)廠家人員依據(jù)設(shè)備規(guī)格需求和安全分析來(lái)加以確定。

預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃必須包含必要的資源并且可以加以執(zhí)行。維護(hù)工作的時(shí)間安排可以在兩種情況下進(jìn)行：一種是利用天窗點(diǎn)對(duì)設(shè)備在線維護(hù)，另一種是在充分利用系統(tǒng)關(guān)機(jī)的情況下進(jìn)行維護(hù)。這樣可以最小程度減少由于維護(hù)對(duì)行車(chē)秩序造成的干擾。

定期維護(hù)的關(guān)鍵是掌握系統(tǒng)的維護(hù)時(shí)機(jī)。它適用于：

1）故障特征隨時(shí)間變化，即設(shè)備的穩(wěn)定性與運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)短相關(guān)，設(shè)備的故障模式具有一定的規(guī)律性；

2）在使用期限內(nèi)，由于設(shè)備元器件老化導(dǎo)致的故障，為保證行車(chē)安全，分析出即將發(fā)生故障的時(shí)間點(diǎn)并進(jìn)行維護(hù)；

3）系統(tǒng)內(nèi)一些部件沒(méi)有檢測(cè)手段確定其技術(shù)狀態(tài)時(shí)，采用定期維護(hù)是一種有效的方式。

成功的預(yù)防性維護(hù)相對(duì)于被動(dòng)維護(hù)，成本大大減少。定期進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，雖然可以降低故障發(fā)生的可能性，但也可能造成資源浪費(fèi)、維護(hù)過(guò)剩的問(wèn)題。

4.3 預(yù)測(cè)性維護(hù)

基于狀態(tài)預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上的維護(hù)簡(jiǎn)稱為預(yù)測(cè)性維護(hù)。這種維護(hù)方式是通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，通過(guò)分析、判斷其將要出現(xiàn)的故障，估算故障修理時(shí)機(jī)，以減少設(shè)備損壞。監(jiān)測(cè)包括聯(lián)鎖系統(tǒng)各個(gè)部件的運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)分析、趨向預(yù)測(cè)等項(xiàng)目。按預(yù)測(cè)得到的狀態(tài)實(shí)施維護(hù)是一種有效的維護(hù)方式。

把前面提到的預(yù)防維護(hù)與預(yù)測(cè)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，根據(jù)預(yù)測(cè)確定適當(dāng)?shù)木S護(hù)周期，設(shè)備運(yùn)行到預(yù)定的時(shí)間后再進(jìn)行檢查預(yù)測(cè)，則可避免資源浪費(fèi)、維護(hù)過(guò)剩的問(wèn)題。目前，監(jiān)測(cè)和診斷工具的技術(shù)性進(jìn)步使設(shè)備的維護(hù)越來(lái)越精確、有效。精確的預(yù)測(cè)維修進(jìn)程降低了聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)生各種故障的可能性。

預(yù)測(cè)性維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)監(jiān)測(cè)等手段可提前知道設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，對(duì)可能發(fā)生的故障提前準(zhǔn)備好備件，以便能盡快恢復(fù)系統(tǒng)使用。這種維護(hù)方式有利于產(chǎn)品質(zhì)量的控制，節(jié)約維護(hù)資源，同時(shí)可避免嚴(yán)重性故障的發(fā)生，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。

預(yù)測(cè)性維護(hù)適用于：

1）屬于耗損故障的部件，且故障隨時(shí)間緩慢發(fā)展，能估算出發(fā)生功能性故障的時(shí)間；

2）維護(hù)人員憑借經(jīng)驗(yàn)和日常巡視很難發(fā)現(xiàn)故障，設(shè)備使用中又不能對(duì)內(nèi)部進(jìn)行檢查；

3）有監(jiān)測(cè)手段記錄設(shè)備技術(shù)狀態(tài)的，通過(guò)其運(yùn)行狀態(tài)確定是否需要進(jìn)行維護(hù)。

5 可靠性維護(hù)的實(shí)施

為了達(dá)到最經(jīng)濟(jì)、最滿意的維護(hù)效果，可靠性維護(hù)的理念要求維護(hù)活動(dòng)在校正性維護(hù)、預(yù)防性維護(hù)、預(yù)測(cè)性維護(hù)之間取得平衡，因地制宜、取長(zhǎng)補(bǔ)短。

在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)整個(gè)生命周期內(nèi)，設(shè)備故障率分為3個(gè)階段，并呈現(xiàn)出浴盆曲線形態(tài)，如圖1所示。根據(jù)可靠性維護(hù)的策略，對(duì)不同階段采取相應(yīng)合理的維護(hù)手段。

圖1 設(shè)備故障率浴盆曲線

第一階段是初始故障期：在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)開(kāi)通使用后，由于工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量、設(shè)備質(zhì)量存在問(wèn)題，導(dǎo)致故障率很高，但隨著系統(tǒng)工作時(shí)間的延長(zhǎng)，故障率迅速降低。為了縮短這一階段的時(shí)間，系統(tǒng)在工廠集成后要進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)、拷機(jī)試驗(yàn)，對(duì)不合格產(chǎn)品進(jìn)行篩查。設(shè)備到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后要嚴(yán)格驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試過(guò)程，以便及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患并排除故障。

第二階段是偶發(fā)故障期：這一階段是系統(tǒng)的最佳工作期，系統(tǒng)運(yùn)行較穩(wěn)定，故障率較低，我們說(shuō)的系統(tǒng)可靠性指標(biāo)所指的就是這個(gè)時(shí)期。偶然故障主要原因是設(shè)備質(zhì)量不合格、外界干擾和誤操作等因素引起。為延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期，保證系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行，這一階段要加強(qiáng)日常精細(xì)檢測(cè)和維護(hù)。

第三階段是損耗故障期：該階段內(nèi)，設(shè)備隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，故障率呈明顯上升趨勢(shì)，主要是由于元器件疲勞、老化等因素導(dǎo)致。這一階段面臨系統(tǒng)有效壽命的結(jié)束，要加強(qiáng)設(shè)備的巡視，發(fā)生故障要深入分析原因，提出有針對(duì)性的維護(hù)措施并建議現(xiàn)場(chǎng)安排適當(dāng)?shù)拇笮拮鳂I(yè)。

6 維護(hù)方式的選擇原則

根據(jù)以可靠性為中心的維護(hù)理論，從分析計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)故障模式出發(fā)，根據(jù)各種故障模式對(duì)系統(tǒng)安全性的影響來(lái)確定有針對(duì)性的維護(hù)措施，即根據(jù)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)、技術(shù)指標(biāo)制定出最佳的維護(hù)方式，保證系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到最穩(wěn)定且節(jié)約設(shè)備維護(hù)費(fèi)用的目的。對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備實(shí)行哪種維護(hù)方式，首先要對(duì)設(shè)備進(jìn)行分級(jí)分類，根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)再選擇維護(hù)方式，使設(shè)備得到合理的維護(hù)。設(shè)備在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中的重要性、安全性、維修性、經(jīng)濟(jì)性、檢測(cè)性等因素都影響維護(hù)方式的選擇。

為保證計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在其使用周期內(nèi)穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行，對(duì)于故障隨時(shí)間緩慢發(fā)展的、可監(jiān)測(cè)的、維護(hù)費(fèi)用高的重要設(shè)備采取預(yù)測(cè)性維護(hù)；影響系統(tǒng)安全可靠性的，故障屬于壽命型且無(wú)法檢測(cè)的設(shè)備采用預(yù)防性維護(hù)，此時(shí)對(duì)維護(hù)內(nèi)容和維護(hù)周期要進(jìn)行合理優(yōu)化，使其經(jīng)濟(jì)；故障對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行影響較小、故障率穩(wěn)定、故障無(wú)法監(jiān)測(cè)的設(shè)備實(shí)施校正性維護(hù)。

在實(shí)際工作中，根據(jù)故障模式，在充分利用其固有可靠性的前提下，選擇一種或多種維護(hù)方式與科學(xué)的管理體系相結(jié)合，來(lái)確定最佳的維護(hù)策略。

7 結(jié)論

將RCM理論應(yīng)用到計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)維護(hù)中，能夠有效地指導(dǎo)維修活動(dòng)和工程實(shí)施，達(dá)到優(yōu)化維護(hù)策略，提高維修效率，降低維修成本等重大的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］秦兆奭.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的維護(hù)和管理［J］.鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，1999（4）：1-5.

［2］鐘章隊(duì)，謝健驪，李翠然.鐵路物聯(lián)網(wǎng)［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2014.

The main idea of RCM theory is to analyze the various functions and failure modes of the system， make clear the consequences of the system failure， and to make the preventive measures for the failure. In the maintenance work of computer interlocking systems， the RCM theory can be used to optimize the maintenance strategy of the system， in order to achieve the safe and reliable operation of the system.

RCM； computer interlocking system； maintenance； system failure； safety and reliability

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.05.025

（2015-10-20）