浅析基于RAMS的轨道交通车辆状态评估方法

戴杰，廖玻

（无锡地铁运营有限公司，江苏 无锡 214000）

1 引言

作为大运量的城市客运交通工具，人们关心的不仅仅是城市轨道交通车辆的快速、便捷与舒适，更需要关注城市轨道交通车辆能否为广大乘客提供安全可靠的运营服务，因为安全可靠的城市轨道交通系统不仅关系着乘客的利益，更代表着企业、甚至城市的形象。城市轨道交通车辆的安全可靠很大程度上依赖于车辆的维修制度、维修周期优化、维修技术水平和车辆的技术状态等，因此，面对城市轨道交通车辆不断增长的安全性与可靠性要求，亟需对车辆维护管理进行统筹研究，以便寻求或制定更加合理有效的车辆维修管理模式。

RAMS分析是一个综合性的评估框架，它涵盖了可靠性、安全性、可用性和维修性这4个关键维度。然而，目前针对部件运行状态的RAMS分析，鲜有研究能够全面整合这4个方面进行深入探讨。在轨道交通领域，对信号系统以及列控系统的安全性和可靠性进行评估，都是具有实际应用价值的研究方向。这些研究有助于提升系统的整体性能，确保其在各种应用场景下的稳定性和可靠性。

2 基于RAMS的部件评估方法

2.1 可靠性分析方法

轨道交通车辆部件在特定时间段和特定条件下，能够完成其预定功能的能力称为其可靠性。对轨道交通车辆部件的可靠性进行深入分析，首要步骤是处理海量的历史数据，在这一过程中，不仅要关注部件的故障模式，还需运用统计方法，拟合出能准确描述部件故障时间间隔的故障分布函数，通过绘制历史故障时间间隔的直方图，我们可以清晰地识别出部件的主要故障模式，并据此确定最符合实际情况的故障分布函数。这样的分析过程有助于我们更全面、深入地理解部件的可靠性特征，为后续的优化和改进提供有力的数据支持。

（1）指数分布

（2）正态分布

（3）威布尔分布

其中，β代表尺度参数。为了准确判断故障时间间隔符合哪种故障分布类型，可以利用安德森-达林检验（AD检验）进行评估。具体而言，某个故障分布函数的AD值越小，则该函数越有可能是故障时间间隔的真实分布。

2.2 可用性分析方法

在外部资源得到有效保障的前提下，轨道交通车辆部件在规定的条件和特定时间内，能够充分实现其预设功能的能力称为其可用性。针对可用性的具体评价，关键在于对可用度的精确描述和量化评估。

部件在运行时的运营可用度（OA）如下式所示：

其中：MTBF指代平均无故障时间，单位为h；MDT指代故障排除与停机时间之和的平均值，单位为h。运营可用度是评估关键部件是否需采用新维修措施的重要指标。

2.3 维修性分析方法

在RAMS（可靠性、可用性、可维护性和安全性）的最终状态评估中，维修性占据着举足轻重的地位，涵盖了维修措施制定、维修状态评估两大方面。预防性维修是原先事后维修模式经过多年发展而来的先进维修模式。而以可靠性为中心的维修（RCM）是当前应用最多的维修模式制定方法之一。基于RAMS的状态评估方法可用图1进行概述。

图1 RAMS状态评估方法示意图

2.4 安全性分析方法

安全性是部件在面对潜在风险时所展现出的稳健性。为确保部件在运行中的安全，我们需对各种潜在的故障模式进行深入分析，并根据其影响程度进行分级评估。其中，风险优先数（RPN）作为一种常用的评估工具，其构成主要包括：严重程度等级，即评估故障可能带来的后果影响；故障发生频率等级，用以量化故障发生的可能性；以及故障检测难易程度，反映故障被及时发现的难易程度。通过综合考虑这3个因素，我们能够更全面、准确地评估部件的安全性。

计算公式如下所示：

其中，S代表严重程度等级；O代表故障发生频率等级；D代表故障检测难易程度。

对以上3个指标的量化具体要求如表1、表2以及表3所示。

表1 严酷度等级表

表2 故障发生频度等级表

表3 被检测难度等级表

在部件的安全性分析中，上述3项指标的评级均须严格控制在6级以内。若任何一项指标评级超过此标准，必须立即采取有效措施以降低其评级，确保部件的安全性。同时，RPN值亦不得高于或等于125，否则将对部件的安全运行造成严重威胁，必须予以高度重视并采取相应措施。

3 结语

RAMS理论能促进轨道交通车辆运维的科学发展，因此提出了一种基于RAMS（可靠性、可用性、可维护性和安全性）的轨道交通转向架状态评估方法。结合运营可用性、安全性和维修性对指定关键部件进行深入分析评估，根据评估结果，对相关关键部件执行新的维修策略。这种基于RAMS的评估方法在轨道交通车辆的运维管理中具有显著的工程实践价值。