自动旅客运输系统的可靠性、可用性、可维护性和安全性(RAMS)管理

王 君

(中车浦镇庞巴迪运输系统有限公司，241060，芜湖//工程师)

自动旅客运输(APM)系统作为一种全新的轨道交通制式，如何保证其可靠、安全运行，已成为行业内重点关注的问题。本文对APM系统的可靠性、可用性、可维护性、安全性(RAMS)管理提出了一套完整的技术体系及方法，用以支撑APM系统安全可靠性的设计，满足APM系统的日常运营、维修管理要求。

1 RAMS管理的目的及主要内容

1. 1 RAMS管理的概念

RAMS是反映轨道交通系统长期运行表现的特征属性。通过RAMS管理(如工程概念、方法、工具和技术)可反映出系统在规定时间内安全达到轨道交通规定水平的置信度[1]。

APM系统的RAMS管理，是指通过项目管理实施计划、组织、领导、协调、控制等职能来协调各级供应商和分包商的RAMS活动，使APM系统达到预期RAMS目标的活动过程。

1. 2 RAMS管理的目的

将RAMS管理引入APM系统的项目管理中，制定APM系统RAMS管理的组织、职责、程序，从整个系统的设计、制造、运营等各个阶段制定整体的、系统性的工作流程和实施目标，以确保APM系统的整体性能及运行安全。通过对产品在全生命周期内执行一系列的活动，确保产品符合并满足客户、相关标准或规范提出的RAMS要求。同时，RAMS管理应确保能有效地在设计、开发、生产、测试和初步运营阶段中落实相关的设计目标，保证APM系统在全寿命周期内以最优的成本效益持续达到高可靠的安全运行水平。

1. 3 RAMS管理的主要内容

RAMS管理适用于APM系统的各级供应商和分包商。其管理内容包括在设计、制造、供货、试验和项目运营等各个阶段发生的所有RAMS活动，主要有：①构建负责实施RAMS管理的团队架构和职责说明；②统一RAMS活动所需要的方法论；③分解RAM和安全的目标；④定义RAMS管理的工作流程等。因此，RAMS管理是一项系统工程，需要将APM系统的最终需求和要求转化为适于各级供应商和分包商可使用的系统方法。

2 构建APM系统的RAMS管理体系

2. 1 构建RAMS管理团队

建立健全的RAMS管理团队，是RAMS管理体系建设的首要工作及保障。图1是国内某个城市APM项目的RAMS组织架构，由业主、RAMS管理团队和供应商/分包商RAMS团队三级构成。

图1 国内某APM项目的RAMS组织架构

1) APM系统业主：负责制定整个项目的RAMS目标；

2) RAMS管理团队：负责整个系统生命周期内的RAMS活动，确保系统RAMS水平满足目标要求，将整个项目的RAMS目标分解至各供应商/分包商，并对其进行评估和确认；

3) 供应商/分包商RAMS团队：对产品的RAMS性能进行分析、分配、预测和评估，确保满足各自产品的RAMS指标。

2. 2 制定RAMS管理的寿命周期

APM系统的RAMS寿命周期依据欧洲标准EN 50126-1—2017进行划分，标准“V”模型分为12个阶段，并描述了不同阶段之间的联系，如图2所示。

图2中：阶段1到阶段6为“下行分支”，一般称为设计与开发阶段。此阶段首先要确定项目范围和整个系统的RAMS要求，然后对系统的边界、功能、特性、接口等进行定义；在此基础之上建立初步RAM计划和安全计划，并进行风险分析；将风险评估后得到系统的需求分配给各个子系统进行设计。这是一个精进的过程，是为了实现系统的部件制造。

阶段7到阶段12为“上行分支”，包括装配、整合和整个系统的运营。在此阶段，对子系统和部件进行生产制造后，将这些子系统和部件装配整合

图2 全寿命周期RAMS管理“V”模型

成一个系统；对系统进行调试和试验，验证是否符合RAMS要求，完成RAM论证；在系统投入运营后，继续收集、整理、统计、分析运营现场的故障数据，并反馈于系统设计，使之加以改进。

2. 3 RAMS管理在APM项目中的应用领域

在APM项目中，RAMS管理可应用的领域主要有：①信号及列车控制系统；②车辆系统；③站台门系统；④通信系统；⑤导向轮系统；⑥牵引供电系统；⑦监控和数据采集(SCADA)系统；⑧APM侵入检测系统；⑨车辆段设备。

3 RAMS管理的工作要点

APM系统的RAMS管理工作要点包括：构建RAMS管理团队；制定全寿命周期各阶段的RAMS活动；建立各阶段的RAMS监督评审机制。

3. 1 RAMS管理团队职责和任务

RAMS管理团队对APM系统中所有的RAMS工作负责，承担所有与系统保证和验收相关的事宜，包括APM系统整体及各子系统的可靠性、可用性、可维护性和安全性。RAMS管理团队负责APM的RAM和安全工程活动的实施，主要包括以下内容：

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1) 管控RAMS管理流程；

2) 领导APM项目的RAMS相关活动；

3) 与工程和管理人员紧密配合，确保RAMS理念融入全寿命周期的各阶段；

4) 管理APM项目，确保RAMS目标达到要求；

5) 制定RAMS活动计划，并为APM活动提供足够的资源；

6) 实时监控RAMS活动的状态和进度；

7) 管理危害清单；

8) 负责APM项目的整体系统安全，并及时将未解决的安全问题上报到最高管理层；

9) 管理供应商和分包商的RAMS工作。

3. 2 RAMS管理寿命周期

RAMS管理寿命周期的确定应基于APM系统对RAMS的工作需求，是针对APM系统全寿命周期内全部RAMS工作的总体规划，包括：定义APM项目阶段；确定各阶段的RAMS活动；规定分工及责任；规定RAMS活动的分工责任；明确了各阶段RAMS的输出物；制定出APM项目各阶段的RAMS评审机制。表1显示了全寿命周期各阶段与RAMS活动的对应关系。APM系统的RAMS管理工作要求覆盖RAM活动和安全性活动2大方面，其管理流程如图3所示。

表1 全寿命周期各阶段APM系统活动与RAMS活动对照表

图3 APM系统的RAMS管理流程

3. 3 RAMS各阶段的验收及评审

RAMS各阶段的验收和评审是APM系统全寿命周期中工作内容的重要组成部分，是保证RAMS特征的有效手段。按照验收阶段分为阶段性RAMS验收及评审、RAMS专题验收及评审。

阶段性RAMS验收及评审是在某一阶段即将转入下一阶段时所进行的阶段性验收及评审。验收及评审结论作为能否能转入下一阶段的重要依据之一。以阶段6“设计和实现阶段”的RAMS验收及评审为例，其主要工作包括：①评审设计满足合同规定的RAMS要求，以及RAMS活动的完成情况；②评审RAMS设计的薄弱环节是否得到改进或彻底解决；③经过RAMS研制试验或增长试验后APM系统的RAMS水平；④评审供应商的RAMS管理及活动是否满足APM系统的RAMS要求。该阶段的验收及评审结论可作为是否能转入阶段7“制造阶段”的依据之一。

RAMS专题验收及评审类型包括：①子系统/产品RAMS工作计划评审；②RAMS设计分析专题评审，包括故障树分析、软件质量保证分析、子系统安全完整性分析等；③RAMS增长试验评审；④重大故障分析,以及故障报告、分析和纠正措施(FRACAS)系统评审。在APM系统及各子系统的寿命周期各个阶段，可根据项目要求或特殊需求进行RAMS的专题验收及评审活动。

4 结语

决定APM系统运营成功与否的因素包括: 安全、运营表现(高可靠)和成本效益。本文针对APM系统的RAMS特性，提出了一套适用于APM系统的RAMS管理体系，明确全寿命周期各个阶段的RAMS管理要求，从而使RAMS管理贯穿于APM项目的设计、制造和安装、试验和调试、集成及系统验收、运营等各阶段,并将其管理效果反馈到设计中，用以对APM项目的设计作进一步的改进与完善，最终提高APM系统RAMS水平，确保APM系统在全寿命周期内以最优的成本效益持续达到高可靠的安全运行水平。