國(guó)內(nèi)外軌道交通RAMS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的現(xiàn)狀與比較研究

摘 要：文章通過對(duì)國(guó)內(nèi)外軌道交通RAMS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及現(xiàn)狀的對(duì)比和分析，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外軌道交通RAMS技術(shù)及管理水平差距較大，國(guó)外軌道交通RAMS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相對(duì)完善，國(guó)內(nèi)軌道交通RAMS工作相對(duì)薄弱，遠(yuǎn)不能滿足目前軌道交通的發(fā)展需求，還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走，而且迫切需要制定統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、建立專業(yè)的RAMS團(tuán)隊(duì)和信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

關(guān)鍵詞：可靠性；可用性；可維修性；安全性；軌道交通；標(biāo)準(zhǔn)

高速鐵路的目標(biāo)是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保證列車的安全運(yùn)行及旅客和工作人員的生命安全。安全問題的良好解決，可有效保證高速鐵路的運(yùn)輸能力和社會(huì)效益。在鐵路高速、重載情況下，為保持和提高高速鐵路運(yùn)輸能力及安全，以前很多學(xué)者對(duì)于鐵路信號(hào)的研究?jī)H僅局限于系統(tǒng)可靠性的研究，目前已擴(kuò)展到對(duì)系統(tǒng)可靠性（Reliability）、可用性（Availability）、可維修性（Maintainability）和安全性（Safety）的全面評(píng)估，即RAMS評(píng)估。

伴隨著我國(guó)軌道交通發(fā)展的進(jìn)程，行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)特別是高速鐵路建設(shè)和動(dòng)車組等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從無到有、從追趕到超越、從探索到成熟，各方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)顯著得到了提高。而國(guó)外軌道交通RAMS工程技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟，RAMS已成為先進(jìn)軌道交通行業(yè)普遍采用的關(guān)鍵技術(shù)，法國(guó)、日本、英國(guó)、德國(guó)、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)均在軌道交通方面成功地實(shí)施了RAMS工程。其中以歐洲國(guó)家為代表，不僅建立了RAMS系列標(biāo)準(zhǔn)，使RAMS工程實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)化發(fā)展，還在其產(chǎn)品技術(shù)平臺(tái)上推廣RAMS工程，使軌道交通產(chǎn)品的可靠性、維修性和安全性等指標(biāo)得到了顯著提高。如香港地鐵、龐巴迪、阿爾斯通、西門子等世界知名運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)，在公司內(nèi)部都制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并取得了很好的效果。我國(guó)要提高軌道交通的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，必須開展RAMS工程，多數(shù)鐵路運(yùn)營(yíng)單位和地鐵公司已經(jīng)逐漸認(rèn)識(shí)到其重要性。國(guó)內(nèi)軌道交通在2003年左右也已開始接觸RAMS，但至今仍處于起步階段。

1 RAMS標(biāo)準(zhǔn)體系及相互關(guān)系

有關(guān)鐵路RAMS的最早標(biāo)準(zhǔn)是英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)制定并頒布的EN50126：1999《鐵路應(yīng)用--可靠性、可用性、維修性和安全性的規(guī)范和驗(yàn)證》。該標(biāo)準(zhǔn)是目前鐵路行業(yè)實(shí)施RAMS的基礎(chǔ)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)的RAMS（reliability、availability、maintainability和safety），即可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性進(jìn)行了定義，同時(shí)規(guī)定了安全生命周期內(nèi)各個(gè)階段對(duì)RAMS的管理和要求。為了達(dá)到所規(guī)定的RAMS要求，必須在整個(gè)系統(tǒng)的生命周期內(nèi)有效控制影響RAMS的各種因素，即系統(tǒng)的隨機(jī)故障和系統(tǒng)故障。圖1所示為影響鐵路系統(tǒng)RAMS的各種因素及其相互之間的關(guān)系。我國(guó)GB/T21526-2008《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(duì)軌道交通應(yīng)用RAMS進(jìn)行了較詳細(xì)地闡述和說明。表1為RAMS標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2國(guó)外及我國(guó)港臺(tái)地區(qū)軌道交通RAMS

英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)制定并頒布的EN50126：1999《鐵路應(yīng)用--可靠性、可用性、維修性和安全性的規(guī)范和驗(yàn)證》自正式生效以來，已成為歐洲各國(guó)軌道運(yùn)營(yíng)商和供貨商廣為采用的RAMS標(biāo)準(zhǔn)，也是目前軌道交通行業(yè)實(shí)施RAMS管理的基礎(chǔ)。后來又相繼推出了軌道交通應(yīng)用的安全標(biāo)準(zhǔn)：EN50128《鐵路應(yīng)用-通信、信號(hào)和處理系統(tǒng)-鐵路控制和防護(hù)系統(tǒng)軟件》和EN50129《鐵路應(yīng)用-通信、信號(hào)和過程控制系統(tǒng)-信號(hào)的安全相關(guān)電子系統(tǒng)》等。

了解上述系列標(biāo)準(zhǔn)后，歐美國(guó)家結(jié)合本國(guó)的特點(diǎn)，把軌道交通RAMS的評(píng)估要求列入本國(guó)的相關(guān)法規(guī)或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，經(jīng)過多年的發(fā)展，已形成了覆蓋軌道交通系統(tǒng)整個(gè)生命周期的過程，其它國(guó)家和地區(qū)也以歐美的做法為參考，相繼開展了軌道交通的RAMS研究和評(píng)估。

歐洲鐵路從生產(chǎn)廠家開始就重視RAMS評(píng)估，如鐵路用戶在招標(biāo)購(gòu)買列車時(shí)，不但對(duì)列車的結(jié)構(gòu)形式和性能（速度、功率、牽引力和動(dòng)力性等）提出嚴(yán)格要求，而且還要對(duì)列車的RAMS提出定量指標(biāo)。如龐巴迪、西門子公司等很注重階段性的RAMS的研究和評(píng)估，把系統(tǒng)整個(gè)生命周期內(nèi)分為不同的階段，要求在不同階段提交不同的RAMS文件，只有前一階段的文件得到批準(zhǔn)，才能進(jìn)入下個(gè)階段。龐巴迪參照的標(biāo)準(zhǔn)主要有EN50126（IEC62278）、IEC61508、美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-785B，MIL-HDBK-217F-N2和MIL-HDBK-472。同時(shí)龐巴迪在項(xiàng)目投標(biāo)階段在RAMS方面也會(huì)廣泛征求承包商的意見，對(duì)所提指標(biāo)是否合適，經(jīng)過反復(fù)的溝通，使RAMS更具有可操作性和實(shí)際意義。

EN50126：1999《鐵路應(yīng)用--可靠性、可用性、維修性和安全性的規(guī)范和驗(yàn)證》，該標(biāo)準(zhǔn)雖然成為歐洲各國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但該標(biāo)準(zhǔn)主要是定性的規(guī)定，沒有給出定量的分析方法和模型。早在20世紀(jì)60年代，英國(guó)就規(guī)定了機(jī)車的可靠性定量指標(biāo)；日本國(guó)家鐵路于20世紀(jì)70年代對(duì)新干線高速列車大力開展RAMS工程方面的研究工作，日本擁有一套提高產(chǎn)品質(zhì)量可靠性的獨(dú)特方法，不采用傳統(tǒng)RAMS的方法，而是將質(zhì)量和可靠性工作融合在一起實(shí)施。美國(guó)各鐵路公司、機(jī)車車輛制造公司應(yīng)用RAMS技術(shù)建立了完善的可靠性信息系統(tǒng)，并將RAMS技術(shù)貫穿于機(jī)車設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、使用、維修和管理等各個(gè)環(huán)節(jié)，形成了系統(tǒng)工程。由此可見，國(guó)外軌道交通行業(yè)RAMS工作的研究已達(dá)到比較成熟的水平，并可為工程應(yīng)用提供有效的支持。

3 國(guó)內(nèi)軌道交通RAMS現(xiàn)狀

2015年3月31日國(guó)家鐵路局組織召開了第一次鐵路行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)專題會(huì)議。近年來我國(guó)高速鐵路和城市軌道交通建設(shè)取得了世界矚目的成績(jī)，截止2015年底，全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程12萬公里，其中高速鐵路營(yíng)業(yè)里程1.9萬公里，居世界第二位。如今，高速列車以200～300km/h以上，甚至500km/h（高速磁浮列車）的速度運(yùn)行。但我國(guó)在RAMS方面仍處于起步階段，與歐美國(guó)家有著不小的差距，但我國(guó)軌道交通產(chǎn)品的用戶和制造商已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到了軌道交通行業(yè)RAMS工程的重要性，在2008年11月1日實(shí)施了GB/T21526-2008《軌道交通可靠性、可用性、可維修性和安全性規(guī)范及示例》指導(dǎo)性文件，雖等同采用了國(guó)際電工委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)IEC62278：2002，但通用性不強(qiáng)。國(guó)內(nèi)大部分RAMS規(guī)定參考的標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)，例如，GJB299C《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)》、GJB841《故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng)》。我國(guó)目前只是局部建立了質(zhì)量與可靠性信息系統(tǒng)，利用各研發(fā)單位、生產(chǎn)和使用單位提供的質(zhì)量與可靠性信息進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)；重點(diǎn)產(chǎn)品已開始應(yīng)用RAMS工程技術(shù)，例如基于安全系數(shù)的可靠性工程設(shè)計(jì)、故障模式影響分析（FEMA）、可靠性框圖分析、故障樹分析、GO法、事件樹分析法（ETA）、馬爾科夫模型、Petri網(wǎng)、可靠性試驗(yàn)等。這對(duì)提高軌道交通系統(tǒng)的安全性和可靠性起到了一定作用，但還不夠系統(tǒng)，可靠性技術(shù)的應(yīng)用范圍還受到很大局限。

目前，由于在軌道交通行業(yè)，不同的客戶對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求也不同，不同的客戶有不同的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，同樣國(guó)內(nèi)與國(guó)外的客戶也不同，使得展開RAMS評(píng)估工作的難度相對(duì)更大，總的來講，目前國(guó)內(nèi)軌道交通RAMS標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)與缺陷主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.1 缺乏行業(yè)RAMS標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)性文件

隨著科技的發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需求，一些企業(yè)已經(jīng)陸續(xù)開展FMECA（故障模式、影響及危害性分析）、FRACAS（故障信息閉環(huán)管理系統(tǒng)）等專項(xiàng)的RAMS評(píng)估工作，取得了一定的工程效果。國(guó)內(nèi)各大主機(jī)廠也很重視RAMS工作，主要開展的RAMS工作有故障信息閉環(huán)管理系統(tǒng)（FRACAS）、可靠性建模、FMEA、FTA、ETA、全壽命周期費(fèi)用（LCC）、維修性預(yù)計(jì)分析等。但由于國(guó)內(nèi)各大企業(yè)之間存在競(jìng)爭(zhēng)，都對(duì)各自的技術(shù)進(jìn)行保密，資源很難得到共享。同時(shí)各個(gè)供應(yīng)商與主機(jī)廠的溝通不夠，雖然在簽訂的技術(shù)條件中要求提交RAMS的相關(guān)文件，但對(duì)供應(yīng)商沒有進(jìn)行全程管控，即使是設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段。只在檢驗(yàn)的時(shí)候看看是否有RAMS的相關(guān)文件，如果有就可以了，對(duì)于文件的正確與否不做研究。導(dǎo)致對(duì)文件的審核完全變成一種應(yīng)付或是走過程。這直接導(dǎo)致影響安全的措施整改不到位，RAMS水平很難提高。要提高RAMS水平，如果供應(yīng)商的主動(dòng)性不能調(diào)動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)安全性與可靠性不可能得到提高。對(duì)于關(guān)鍵供應(yīng)商應(yīng)定期開RAMS評(píng)審會(huì)，隨時(shí)掌握情況，相互交流，針對(duì)薄弱環(huán)節(jié)，提出改進(jìn)和補(bǔ)償措施，進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。軌道交通RAMS是個(gè)行業(yè)工程，只有全國(guó)鐵路相關(guān)企業(yè)聯(lián)合起來，形成統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，相互配合，才能提高行業(yè)整體的RAMS水平。

3.2目前的RAMS工程技術(shù)尚不能完全滿足行業(yè)需求，缺乏RAMS專業(yè)人員

RAMS的專業(yè)人員應(yīng)具有豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，熟悉產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)、使用等每個(gè)環(huán)節(jié)。尤其要掌握怎樣通過實(shí)驗(yàn)暴露產(chǎn)品的故障以及怎么排除故障。同時(shí)要掌握質(zhì)量與可靠性的基本理論知識(shí)。因?yàn)檫@些人員是企業(yè)可靠性工作組織、監(jiān)督和控制的主要骨干力量，同時(shí)還指導(dǎo)可靠性的相關(guān)工作，所以他們也應(yīng)具有善于與人溝通、相處和管理的能力。但實(shí)際上，在企業(yè)很難找到技術(shù)能力強(qiáng)、管理水平高，同時(shí)又能做好RAMS工作的人。

3.3 沒有建立系統(tǒng)的RAMS工程體系

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于系統(tǒng)或產(chǎn)品的可靠性建模、可靠性預(yù)計(jì)與分配、危害因素分析、安全性分析、綜合定量評(píng)價(jià)等方面都是一些專家學(xué)者進(jìn)行研究，但這些專家學(xué)者很多都是進(jìn)行理論分析，與實(shí)際的系統(tǒng)或產(chǎn)品結(jié)合少，尤其是試驗(yàn)數(shù)據(jù)缺乏，導(dǎo)致這些分析結(jié)果沒有真正影響設(shè)計(jì)，沒有找到故障率高的元器件、零部件。企業(yè)設(shè)計(jì)人員或設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)沒有開展故障模式、影響及危害性分析，但RAMS文件大多數(shù)由團(tuán)隊(duì)自己完成，因而系統(tǒng)或產(chǎn)品故障模式分析不全面，發(fā)生概率估計(jì)不準(zhǔn)、預(yù)防或糾正措施過于籠統(tǒng)，導(dǎo)致很多估算結(jié)果具有不可操作性等。最終設(shè)計(jì)工作與RAMS工作脫節(jié)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)沒有考慮可靠性、維修性等指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的權(quán)衡。可靠性評(píng)審是可靠性管理的一項(xiàng)重要工作，目前我國(guó)沒有或很少做可靠性工程方面的評(píng)審，可靠性評(píng)審是一種運(yùn)用及早告警的原理和同行專家評(píng)議的原則，充分利用專家群體的智慧和經(jīng)驗(yàn)彌補(bǔ)開發(fā)團(tuán)隊(duì)和個(gè)人可能的不足和局限，對(duì)產(chǎn)品研發(fā)過程中的可靠性設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)等各項(xiàng)工作進(jìn)行監(jiān)控的管理手段。RAMS評(píng)審與設(shè)計(jì)評(píng)審必須同步進(jìn)行，同時(shí)有關(guān)工藝、質(zhì)量、售后人員都應(yīng)參與。

3.4 缺乏行業(yè)RAMS信息數(shù)據(jù)庫(kù)

RAMS水平的提高，離不開故障數(shù)據(jù)庫(kù)，現(xiàn)我國(guó)缺乏行業(yè)RAMS基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，有些企業(yè)建立了FRACAS（故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng)），但由于不能共享，導(dǎo)致RAMS很難開展；另外還有些企業(yè)建立了FRACAS系統(tǒng)，但是記錄的信息缺乏參考價(jià)值。企業(yè)建立FRACAS就是對(duì)故障加以管理的一種有效方法，也是企業(yè)可靠性管理的一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容。如果運(yùn)行的效果好，既能有效改進(jìn)和提高新研制系統(tǒng)或產(chǎn)品的可靠性，又能給企業(yè)在新產(chǎn)品研發(fā)中提供借鑒，防止類似故障的再次發(fā)生。

4 結(jié)束語

以上通過對(duì)國(guó)內(nèi)外軌道交通RAMS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及現(xiàn)狀的對(duì)比分析，國(guó)內(nèi)外軌道交通RAMS技術(shù)及管理水平差距較大，國(guó)外尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家軌道交通都建立了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，有專業(yè)RAMS工作團(tuán)隊(duì)，制定了工作程序，技術(shù)管理水平高。國(guó)內(nèi)軌道交通對(duì)于RAMS工作的開展相對(duì)比較薄弱，缺乏專業(yè)的RAMS工作團(tuán)隊(duì)。要提高我國(guó)軌道交通RAMS標(biāo)準(zhǔn)水平，必須從源頭即鐵路供應(yīng)商、運(yùn)營(yíng)商、到各大系統(tǒng)集成商等開始抓起，制定統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，統(tǒng)一的管理理念，資源共享，嚴(yán)格評(píng)審，才能做到RAMS標(biāo)準(zhǔn)水平的真正提升。

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