淺析基于RAMS的軌道交通車輛狀態(tài)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(guān)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(guān)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(wù)，因為安全可靠的城市軌道交通系統(tǒng)不僅關(guān)系著乘客的利益，更代表著企業(yè)、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(yōu)化、維修技術(shù)水平和車輛的技術(shù)狀態(tài)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(hù)管理進(jìn)行統(tǒng)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(guān)鍵維度。然而，目前針對部件運行狀態(tài)的RAMS分析，鮮有研究能夠全面整合這4個方面進(jìn)行深入探討。在軌道交通領(lǐng)域，對信號系統(tǒng)以及列控系統(tǒng)的安全性和可靠性進(jìn)行評估，都是具有實際應(yīng)用價值的研究方向。這些研究有助于提升系統(tǒng)的整體性能，確保其在各種應(yīng)用場景下的穩(wěn)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(yù)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(jìn)行深入分析，首要步驟是處理海量的歷史數(shù)據(jù)，在這一過程中，不僅要關(guān)注部件的故障模式，還需運用統(tǒng)計方法，擬合出能準(zhǔn)確描述部件故障時間間隔的故障分布函數(shù)，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(jù)此確定最符合實際情況的故障分布函數(shù)。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(xù)的優(yōu)化和改進(jìn)提供有力的數(shù)據(jù)支持。

（1）指數(shù)分布

（2）正態(tài)分布

（3）威布爾分布

其中，β代表尺度參數(shù)。為了準(zhǔn)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(dá)林檢驗（AD檢驗）進(jìn)行評估。具體而言，某個故障分布函數(shù)的AD值越小，則該函數(shù)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(guī)定的條件和特定時間內(nèi)，能夠充分實現(xiàn)其預(yù)設(shè)功能的能力稱為其可用性。針對可用性的具體評價，關(guān)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(jī)時間之和的平均值，單位為h。運營可用度是評估關(guān)鍵部件是否需采用新維修措施的重要指標(biāo)。

2.3 維修性分析方法

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

圖1 RAMS狀態(tài)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(fēng)險時所展現(xiàn)出的穩(wěn)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(jìn)行深入分析，并根據(jù)其影響程度進(jìn)行分級評估。其中，風(fēng)險優(yōu)先數(shù)（RPN）作為一種常用的評估工具，其構(gòu)成主要包括：嚴(yán)重程度等級，即評估故障可能帶來的后果影響；故障發(fā)生頻率等級，用以量化故障發(fā)生的可能性；以及故障檢測難易程度，反映故障被及時發(fā)現(xiàn)的難易程度。通過綜合考慮這3個因素，我們能夠更全面、準(zhǔn)確地評估部件的安全性。

計算公式如下所示：

其中，S代表嚴(yán)重程度等級；O代表故障發(fā)生頻率等級；D代表故障檢測難易程度。

對以上3個指標(biāo)的量化具體要求如表1、表2以及表3所示。

表1 嚴(yán)酷度等級表

表2 故障發(fā)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(biāo)的評級均須嚴(yán)格控制在6級以內(nèi)。若任何一項指標(biāo)評級超過此標(biāo)準(zhǔn)，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(yán)重威脅，必須予以高度重視并采取相應(yīng)措施。

3 結(jié)語

RAMS理論能促進(jìn)軌道交通車輛運維的科學(xué)發(fā)展，因此提出了一種基于RAMS（可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性）的軌道交通轉(zhuǎn)向架狀態(tài)評估方法。結(jié)合運營可用性、安全性和維修性對指定關(guān)鍵部件進(jìn)行深入分析評估，根據(jù)評估結(jié)果，對相關(guān)關(guān)鍵部件執(zhí)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。