RAMS规范在城市轨道交通信号系统中的应用

姜建萍，徐永能，朱晨呈

（1.南京理工大学，江苏 南京 210094；2.南京地铁运营有限责任公司，江苏 南京 210000）

1 概述

《城市轨道交通2016年度统计和分析报告》中指出，中国大陆地区共30个城市开通运营城市轨道交通，共133条线路，运营线路总长度4 152.8 km。其中，地铁占76.3%，其他城轨交通占23.7%.城市轨道交通建设朝着设计越来越多的运营线路、不断增加客流量以及实现系统模式多样化、运营线路网络化的方向不断发展。与此同时，地铁信号设备故障、车辆进路冲突、车载设备异常等情况时有发生。为了有效保证地铁运营安全，促进城市轨道交通健康发展，许多国家开始把RAMS理念和技术引进了轨道交通中。发达国家轨道交通行业的RAMS工程已经达到了较先进的水平，形成了一套先进有效的分析技术和验证方法体系。美国、日本及法国等地区已有在轨道交通系统的不同子系统和不同程度上应用RAMS规范成功的例子。我国RAMS管理发展较为缓慢，目前，RAMS管理规范已经应用到自动售检票系统、综合监测系统、列车检修系统、信号系统等城市轨道交通行业的各个方面，其中，对RAMS规范在城市轨道交通信号系统中的应用研究尚未完善，需要进一步探索和分析。

2 信号系统中RAMS管理及其必要性

2.1 RAMS简介

RAMS体系管理，即在城市轨道交通信号系统全寿命周期内分析系统的可靠性、可用性、维修性和安全性。

2.2 信号系统中RAMS管理必要性

城市轨道交通信号系统通常由列车运行自动控制系统和微机联锁系统组成。作为轨道交通的安全防护系统，信号系统主要作用是在保证行车安全的前提下，尽可能地提高线路的通过能力，对列车的安全运营有非常重要作用。因此，各轨道交通建设单位和信号设备生产制造企业迫切需要结合城市轨道交通信号系统发展的实际情况，研究RAMS规范在城市轨道交通信号系统中的应用，并提出适合国内城市轨道信号建设的RAMS管理模式，以促进其发展。

3 RAMS管理流程

RAMS管理规范在各阶段的工作内容及关系如图1所示。在工程中，设备的RAMS特性就像设备的功能参数一样，是通过设计、制造、管理出来的，是设备的固有特性。在图1左半部分的各个阶段中，设备的RAMS特性逐步形成，因此，这部分为RAMS管理的核心阶段；右半部分为RAMS特性验证阶段，当验证结束发现不满足设计目标时，必须进行相应的设计修改。RAMS管理各阶段工作的关系见图1.

图1 RAMS管理各阶段工作的关系

4 RAMS工程技术在信号系统中建立和运用

本文结合城市轨道交通信号系统工程设计和RAMS管理各阶段工作特点，分析RAMS工程技术在信号系统中建立和运用。

4.1 立项和策划

信号系统设计开发中的“立项和策划”阶段对应于RAMS规范中的“系统定义和应用条件”阶段。通过与信号承包商沟通，明确轨道交通信号系统设计开发的功能和定位、生产运营方式以及可靠性保障条件和后期维护策略，确定信号系统的RAMS管理体系中各项指标要求。

4.2 设计输入分析

信号系统设计开发中的“设计输入分析”阶段对应于RAMS规范中的“风险分析、系统需求、系统需求分配”这三个阶段。由于信号系统在整个系统寿命周期中存在不同风险，因此，需要针对不同的风险采用不同的处理方式，预防和应对相应的风险。这样既保证信号系统安全、可靠，又降低了成本。此外，还要根据信号系统安全隐患识别结果建立危害项目安全性记录，加强控制信号系统研发中的不利因素，记录可能出现的危害安全性事件，并制订相应的控制策略，避免类似危害的再次发生。

4.3 概念设计、初步设计、施工设计

信号系统设计开发中的“概念设计”“初步设计”“施工设计”三个子阶段对应于RAMS规范中的“设计和实现”阶段。由于设计原理已经确定，RAMS系统管理的重点工作如下：①信号系统RAMS需求的解决策略。在明确了信号承包商和工程设计RAMS需求后，需要信号工程师制订相应的RAMS保证策略，保证相关信号设备能够正常安装及调试，保证系统能够正常进行运营和维护。②由于轨道交通信号系统具有较强的综合性，因此，在设计时需要依据ATO、ATP和ATS子系统的功能和设计开发的全过程，进行潜在失效模式和后果分析（FMEA）。在产品设计和过程设计中，对各个阶段进行逐一分析，找出潜在的失效模式，分析后果，从而提高产品质量，并且根据事故严重度等级来确定信号系统设计中的关键过程，并再次对失效情况进行测评，从而保证改进措施的可实施性和有效性。③分析信号系统可靠性。信号承包商通过提出可靠性设计的定量化分析与计算模型设置可靠性参数，从而确定信号设备的可靠性数值。将预期设计与实际结果进行详细对比分析后，评价设计方案是否满足预设要求，据此来编写《预期可靠性水平文档》，以便实现的信号系统进一步设计与改进。

4.4 信号设备的制造

保证RAMS规范目标实现的重要阶段为信号设备制造环节。信号设备采购员应严格按照RAMS设计目标要求采购信号设备零部件。信号设备供应商应严格按照设计图纸和设计文件进行生产，信号设备生产出后，需要验证其是否满足RAMS规范，如果满足，则进行下一步安装与调试；如果不满足，则查找原因进行修正。

4.5 信号系统的安装与调试

在现场安装调试信号设备过程中，应收集并整理信号系统设计和生产制造各个阶段的试验报告，通过对可靠性和安全性等试验报告进行分析。如果信号系统达到了最初设计目标及要求，则将调试结果写入《RAMS验证文档》，证明信号系统已经完成。

4.6 运营和维护

在信号系统运营和维护时，由信号工程师根据前期故障报告分析、试运营后纠正措施系统故障报告分析及FRACAS相关要求，进行信号系统故障数据的统计分析，从而采取相应运营维护措施进行系统维护。对于从未出现过的故障问题，应在维护记录表中进行标记，交由相关工程师进行解决。

5 结论

在城市轨道交通工程建设中，信号系统的高安全性和高可靠性是列车安全运营的保障。因此，只有采用先进、可靠的信号设备和有效运营管理系统，才能在保证安全的同时节约成本，从而获得良好的社会效益与经济效益。RAMS管理规范为保证企业的稳定提供了基础，已经成为各建设单位持续发展不可或缺的力量。通过将RAMS管理各阶段与信号系统设计开发全过程进行对比分析，结合我国地铁的实际情况，建立我国城市轨道交通信号系统的RAMS管理模式，从而促进RAMS规范在城市轨道交通信号系统中的运用更加安全、规范，推动城市轨道交通发展。

［1］张勇，田兴丽.浅析地铁车辆项目RAMS管理［J］.现代城市轨道交通，2010（05）：57-58.

［2］孙思南，刘金叶.轨道交通信号系统的可靠性、可用性、可维护性和安全性分析［J］.城市轨道交通研究，2007（11）：66-69.

［3］刘琦.RAMS标准在轨道交通设计阶段的应用［J］.中国铁路，2012（02）：25-28.