RAMS規(guī)范在城市軌道交通信號系統(tǒng)中的應(yīng)用

姜建萍，徐永能，朱晨呈

（1.南京理工大學(xué)，江蘇 南京 210094；2.南京地鐵運(yùn)營有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210000）

1 概述

《城市軌道交通2016年度統(tǒng)計(jì)和分析報(bào)告》中指出，中國大陸地區(qū)共30個(gè)城市開通運(yùn)營城市軌道交通，共133條線路，運(yùn)營線路總長度4 152.8 km。其中，地鐵占76.3%，其他城軌交通占23.7%.城市軌道交通建設(shè)朝著設(shè)計(jì)越來越多的運(yùn)營線路、不斷增加客流量以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模式多樣化、運(yùn)營線路網(wǎng)絡(luò)化的方向不斷發(fā)展。與此同時(shí)，地鐵信號設(shè)備故障、車輛進(jìn)路沖突、車載設(shè)備異常等情況時(shí)有發(fā)生。為了有效保證地鐵運(yùn)營安全，促進(jìn)城市軌道交通健康發(fā)展，許多國家開始把RAMS理念和技術(shù)引進(jìn)了軌道交通中。發(fā)達(dá)國家軌道交通行業(yè)的RAMS工程已經(jīng)達(dá)到了較先進(jìn)的水平，形成了一套先進(jìn)有效的分析技術(shù)和驗(yàn)證方法體系。美國、日本及法國等地區(qū)已有在軌道交通系統(tǒng)的不同子系統(tǒng)和不同程度上應(yīng)用RAMS規(guī)范成功的例子。我國RAMS管理發(fā)展較為緩慢，目前，RAMS管理規(guī)范已經(jīng)應(yīng)用到自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、綜合監(jiān)測系統(tǒng)、列車檢修系統(tǒng)、信號系統(tǒng)等城市軌道交通行業(yè)的各個(gè)方面，其中，對RAMS規(guī)范在城市軌道交通信號系統(tǒng)中的應(yīng)用研究尚未完善，需要進(jìn)一步探索和分析。

2 信號系統(tǒng)中RAMS管理及其必要性

2.1 RAMS簡介

RAMS體系管理，即在城市軌道交通信號系統(tǒng)全壽命周期內(nèi)分析系統(tǒng)的可靠性、可用性、維修性和安全性。

2.2 信號系統(tǒng)中RAMS管理必要性

城市軌道交通信號系統(tǒng)通常由列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)和微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)組成。作為軌道交通的安全防護(hù)系統(tǒng)，信號系統(tǒng)主要作用是在保證行車安全的前提下，盡可能地提高線路的通過能力，對列車的安全運(yùn)營有非常重要作用。因此，各軌道交通建設(shè)單位和信號設(shè)備生產(chǎn)制造企業(yè)迫切需要結(jié)合城市軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)展的實(shí)際情況，研究RAMS規(guī)范在城市軌道交通信號系統(tǒng)中的應(yīng)用，并提出適合國內(nèi)城市軌道信號建設(shè)的RAMS管理模式，以促進(jìn)其發(fā)展。

3 RAMS管理流程

RAMS管理規(guī)范在各階段的工作內(nèi)容及關(guān)系如圖1所示。在工程中，設(shè)備的RAMS特性就像設(shè)備的功能參數(shù)一樣，是通過設(shè)計(jì)、制造、管理出來的，是設(shè)備的固有特性。在圖1左半部分的各個(gè)階段中，設(shè)備的RAMS特性逐步形成，因此，這部分為RAMS管理的核心階段；右半部分為RAMS特性驗(yàn)證階段，當(dāng)驗(yàn)證結(jié)束發(fā)現(xiàn)不滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)時(shí)，必須進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)修改。RAMS管理各階段工作的關(guān)系見圖1.

圖1 RAMS管理各階段工作的關(guān)系

4 RAMS工程技術(shù)在信號系統(tǒng)中建立和運(yùn)用

本文結(jié)合城市軌道交通信號系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和RAMS管理各階段工作特點(diǎn)，分析RAMS工程技術(shù)在信號系統(tǒng)中建立和運(yùn)用。

4.1 立項(xiàng)和策劃

信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)中的“立項(xiàng)和策劃”階段對應(yīng)于RAMS規(guī)范中的“系統(tǒng)定義和應(yīng)用條件”階段。通過與信號承包商溝通，明確軌道交通信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的功能和定位、生產(chǎn)運(yùn)營方式以及可靠性保障條件和后期維護(hù)策略，確定信號系統(tǒng)的RAMS管理體系中各項(xiàng)指標(biāo)要求。

4.2 設(shè)計(jì)輸入分析

信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)中的“設(shè)計(jì)輸入分析”階段對應(yīng)于RAMS規(guī)范中的“風(fēng)險(xiǎn)分析、系統(tǒng)需求、系統(tǒng)需求分配”這三個(gè)階段。由于信號系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)壽命周期中存在不同風(fēng)險(xiǎn)，因此，需要針對不同的風(fēng)險(xiǎn)采用不同的處理方式，預(yù)防和應(yīng)對相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。這樣既保證信號系統(tǒng)安全、可靠，又降低了成本。此外，還要根據(jù)信號系統(tǒng)安全隱患識別結(jié)果建立危害項(xiàng)目安全性記錄，加強(qiáng)控制信號系統(tǒng)研發(fā)中的不利因素，記錄可能出現(xiàn)的危害安全性事件，并制訂相應(yīng)的控制策略，避免類似危害的再次發(fā)生。

4.3 概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)

信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)中的“概念設(shè)計(jì)”“初步設(shè)計(jì)”“施工設(shè)計(jì)”三個(gè)子階段對應(yīng)于RAMS規(guī)范中的“設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)”階段。由于設(shè)計(jì)原理已經(jīng)確定，RAMS系統(tǒng)管理的重點(diǎn)工作如下：①信號系統(tǒng)RAMS需求的解決策略。在明確了信號承包商和工程設(shè)計(jì)RAMS需求后，需要信號工程師制訂相應(yīng)的RAMS保證策略，保證相關(guān)信號設(shè)備能夠正常安裝及調(diào)試，保證系統(tǒng)能夠正常進(jìn)行運(yùn)營和維護(hù)。②由于軌道交通信號系統(tǒng)具有較強(qiáng)的綜合性，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要依據(jù)ATO、ATP和ATS子系統(tǒng)的功能和設(shè)計(jì)開發(fā)的全過程，進(jìn)行潛在失效模式和后果分析（FMEA）。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和過程設(shè)計(jì)中，對各個(gè)階段進(jìn)行逐一分析，找出潛在的失效模式，分析后果，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，并且根據(jù)事故嚴(yán)重度等級來確定信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵過程，并再次對失效情況進(jìn)行測評，從而保證改進(jìn)措施的可實(shí)施性和有效性。③分析信號系統(tǒng)可靠性。信號承包商通過提出可靠性設(shè)計(jì)的定量化分析與計(jì)算模型設(shè)置可靠性參數(shù)，從而確定信號設(shè)備的可靠性數(shù)值。將預(yù)期設(shè)計(jì)與實(shí)際結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)對比分析后，評價(jià)設(shè)計(jì)方案是否滿足預(yù)設(shè)要求，據(jù)此來編寫《預(yù)期可靠性水平文檔》，以便實(shí)現(xiàn)的信號系統(tǒng)進(jìn)一步設(shè)計(jì)與改進(jìn)。

4.4 信號設(shè)備的制造

保證RAMS規(guī)范目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要階段為信號設(shè)備制造環(huán)節(jié)。信號設(shè)備采購員應(yīng)嚴(yán)格按照RAMS設(shè)計(jì)目標(biāo)要求采購信號設(shè)備零部件。信號設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)文件進(jìn)行生產(chǎn)，信號設(shè)備生產(chǎn)出后，需要驗(yàn)證其是否滿足RAMS規(guī)范，如果滿足，則進(jìn)行下一步安裝與調(diào)試；如果不滿足，則查找原因進(jìn)行修正。

4.5 信號系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

在現(xiàn)場安裝調(diào)試信號設(shè)備過程中，應(yīng)收集并整理信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造各個(gè)階段的試驗(yàn)報(bào)告，通過對可靠性和安全性等試驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行分析。如果信號系統(tǒng)達(dá)到了最初設(shè)計(jì)目標(biāo)及要求，則將調(diào)試結(jié)果寫入《RAMS驗(yàn)證文檔》，證明信號系統(tǒng)已經(jīng)完成。

4.6 運(yùn)營和維護(hù)

在信號系統(tǒng)運(yùn)營和維護(hù)時(shí)，由信號工程師根據(jù)前期故障報(bào)告分析、試運(yùn)營后糾正措施系統(tǒng)故障報(bào)告分析及FRACAS相關(guān)要求，進(jìn)行信號系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，從而采取相應(yīng)運(yùn)營維護(hù)措施進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)。對于從未出現(xiàn)過的故障問題，應(yīng)在維護(hù)記錄表中進(jìn)行標(biāo)記，交由相關(guān)工程師進(jìn)行解決。

5 結(jié)論

在城市軌道交通工程建設(shè)中，信號系統(tǒng)的高安全性和高可靠性是列車安全運(yùn)營的保障。因此，只有采用先進(jìn)、可靠的信號設(shè)備和有效運(yùn)營管理系統(tǒng)，才能在保證安全的同時(shí)節(jié)約成本，從而獲得良好的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。RAMS管理規(guī)范為保證企業(yè)的穩(wěn)定提供了基礎(chǔ)，已經(jīng)成為各建設(shè)單位持續(xù)發(fā)展不可或缺的力量。通過將RAMS管理各階段與信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)全過程進(jìn)行對比分析，結(jié)合我國地鐵的實(shí)際情況，建立我國城市軌道交通信號系統(tǒng)的RAMS管理模式，從而促進(jìn)RAMS規(guī)范在城市軌道交通信號系統(tǒng)中的運(yùn)用更加安全、規(guī)范，推動(dòng)城市軌道交通發(fā)展。

［1］張勇，田興麗.淺析地鐵車輛項(xiàng)目RAMS管理［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2010（05）：57-58.

［2］孫思南，劉金葉.軌道交通信號系統(tǒng)的可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性分析［J］.城市軌道交通研究，2007（11）：66-69.

［3］劉琦.RAMS標(biāo)準(zhǔn)在軌道交通設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用［J］.中國鐵路，2012（02）：25-28.