车辆安全与RAMS思考

李 铁，张 辉

（1 北京铁路局 北京动车段，北京102613；2 北京铁路局 车辆处，北京100860）

车辆安全与RAMS思考

李 铁1，张 辉2

（1 北京铁路局 北京动车段，北京102613；2 北京铁路局 车辆处，北京100860）

通过对RAMS的介绍，提出了目前铁路局系统安全管理上存在的问题，探讨了在铁道车辆运营部门采用RAMS管理的方法，给出了客、货车RAMS考核指标和安全评估方法。

车辆；安全；RAMS；管理

RAMS是可靠性（Reliability）、可用性（Availability）、可维护性（Maintainability）和安全性（Safety）英文第一个字母的组合。

（1）可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间区间内完成规定功能的能力。

（2）可维修性：产品在规定的条件下和规定时间内，按规定的程序和手段实施维修时，保持或恢复到规定状态的能力。

（3）可用性：在要求的外部资源得到保证的前提下，产品在规定的条件下和规定的时刻或时间区间内处于可执行规定功能状态的能力。

（4）安全性：不导致人身伤亡、危害健康及环境破坏的能力。

在国内、外设备招标文件中，对系统或产品都有可靠性、可用性、可维护性及安全性相关要求，学习和贯彻RAMS管理有利于了解产品的质量和服务水平、提高生产效益、在管理上与国际接轨。

1 当前铁道车辆安全管理上存在的问题

1.1 孤立性

就安全而抓安全，未在各项经济技术指标的综合考虑下抓安全。不能将可靠性、可用性、可维护性与安全性通盘考虑。

1.2 缺量化

未能建立全面的RAMS考核指标，或考核指标不够客观。定性较多，定量较少。人为因素多，客观标准少。

1.3 绝对化

实际工作中存在弄虚作假。大量隐患和苗头被忽视，使预警更加困难，无法进行风险管理和控制。所以经常在无预警的情况下，突然爆发较大事故。

1.4 忽视细节

细节决定成败，魔鬼藏在细节中。由于忽视细节，致使许多安全政策和措施落实不到位。在事故分析上，往往难以找出真正技术原因。

1.5 忽视源头

对铁道车辆而言，80%的故障是由新造引起的，因此要从车辆新造起就抓住安全质量源头。许多问题出自设计和制造给运用和检修带来的不便。目前用户级别很难有发言权，不能参与设计制造过程的安全性评估。

2 用RAMS改善铁道车辆安全工作

2.1 开展设计安全研究

按风险最小化的原则进行产品设计，包括设计、供货、安全装置、报警装置，培训等各方面。在设计时，对每个安全相关功能、组成部分、接口进行风险识别与评定。车辆设计应当拥有与其功能相适应的安全完整性等级（SIL）。

2.2 运用定量分析技术

包括初步危险分析、子系统危险分析、运行与支持危险分析、危险与可操作性研究（HAZPO）、故障树分析、事件树分析、故障模式、影响和严重性分析（FMECA）、接口危险分析、量化风险分析、运行方法的RAMS考虑、维护制度、运输的可持续性、员工的预期能力、人体工程学。安全设计工作应特别关注来自维修、降级运行、自然灾害等方面的危险。

2.3 抓源头质量

每个车型主导厂和配套厂应对其设计制造厂的子系统RAMS参数都要进行分析，必须根据用户的RAMS计划进行所有的响应分析，从理论预测角度说明该型车及其子系统都能够达到要求。如果任一承包商/分包商未能达到其指定的目标，应改变设计，重新计算系统的运用性能。应在基本设计阶段和详细设计阶段均向用户提交一份RAMS分析与预测报告。制造商RAMS分析和预测报告的结果应与用户的运行维护计划完全一致。为此，铁路局系统应主导车辆制造的RAMS计划编制。

（1）开展可靠性预测

应进行可靠性性能的估计，并将其与系统和子系统的指定目标进行比较。在设计阶段早期识别潜在缺陷，并采取纠正措施，修改设计，以改善识别潜在缺陷。在制造前，在已说明所有潜在缺陷并且满足指定要求后，更新可靠性预测，还应进行可靠性持续性的推测。可靠性是一项重要的质量指标，只是定性描述不行，必须使之数量化，这样才能进行精确的描述和比较。可靠性的定量表示有其自己的特点，由于使用场合的不同，要根据车辆运用特征量来制定。

（2）开展可用性预测

（3）开展可维护性预测

完善的维护计划应包括预防性维护活动的程度和频率，保证平均修复时间（MTTR）指标得到满足。为获得系统维修性目标，所有子系统应按照标准化、系列化、模块化的理念进行设计，以确保各级维修中故障部件的快速替换。

3 制定铁道车辆RAMS指标

鉴于当前我国尚未制定完善的铁道车辆RAMS指标，基于目前铁道车辆运用维修状况，参考相关标准和文献［1］，初步制定铁道车辆RAMS指标。

应识别可能导致服务故障的系统故障，并预测每年此类事件的频率。制造商可使用平均故障间隔时间（MTBF）和平均故障维修时间（MTTR）计算系统和子系统的固有可用性，计算公式如式（1）：

表1 铁道车辆RAMS相关指标

依据铁道车辆RAMS指标和要求，开展相关设计工作，表2给出铁道车辆RAMS设计部分案例。

4 开展安全风险分析

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

IEC 61508标准将SIL划分为4级，即SIL1，SIL2，SIL3和SIL4。安全相关系统的SIL应该达到哪一级别，是由风险分析得来的，即通过分析风险后果严重程度、风险暴露时间和频率、不能避开风险的概率及不期望事件发生概率这4个因素综合得出。级别越高要求其危险失效概率越低，见表3。

4.2 风险评估

（1）危险发生频率

表4给出危险发生频率等级划分。

表2 铁道车辆RAMS设计部分案例

表3 安全完整性等级规定

（2）危险严重性

表5给出危险严重性等级划分，包括对人员、系统和环境的影响。

（3）风险评估方法

表6给出风险评估矩阵，此矩阵列出了危险发生频率与严重性的可能组合，给出了风险可接受性的各种区域。

表4 危险发生频率等级划分

表5 危险严重程度等级划分

表6 风险评估矩阵

其中风险指数R1，指可忽略的风险评估，是无需同意就可以接受的。

风险指数R2，指可容忍的风险评估，是需有足够的控制和安全管理部门的同意后才可接受的。

风险指数R3，指不希望的风险评估，是只有在风险抑减不可行，且取得安全管理部门同意后才可接受的。

风险指数R4，指不可容忍的风险评估，是应予以排除的。

5 结束语

提出了目前铁道车辆安全管理上存在的问题，探讨了铁道车辆RAMS管理方法，初步制定了铁道车辆RAMS指标并介绍RAMS设计的部分案例，依据相关标准给出铁道车辆安全风险评估方法，为铁道车辆RAMS工作的进一步开展提供参考。

［1］ 殷鹤龄，孔繁柯，曾天翔，等.可靠性维修性保障性术语集［M］.北京：国防工业出版社，2002.

［2］ 铁道部.铁路交通事故应急救援和调查处理条例·铁路交通事故调查处理规则［S］.北京：中国铁道出版社，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，高级工程师（

2013－09－05）