理解轨道交通RAMS内涵，建立科学指标体系

引言

城市轨道交通设备的RAMS管理，指在城市轨道交通工程设计和建造过程中，从用户角度出发，综合考虑运营的安全及效率需求，建立的一套完整的管理体系。欧标EN50126及对应国标GB/T21562在各城市轨道交通的线路建设作为系统保证的纲领性标准，已成为业内共识。工作中很多人把RAMS管理片面理解为RAMS指标的管理，重点放在如何计算达成RAMS指标的预计。而RAMS指标的达成应依赖于充分的设计，指标的背后蕴含着严谨的设计要求和验证要求，而不是依赖一个静态模型计算得出符合要求的数据。本文由RAMS概念入手，结合实际示例做一些探讨，有助于读者更深入地理解RAMS管理。

如何理解RAMS概念

根据GB/T21562的定义，轨道交通RAMS是轨道交通系统可靠性（reliability）、可用性(availability)、可维修性(maintainability)及安全性(safety)这四种特性的组合，可以用定性或定量的指标来表示，可保证达到规定的功能，且在一定时间内安全和可用。标准定义中的RAMS概念较抽象，反应的是系统产品满足要求和期望的能力。具体可以从以下几个维度理解：

RAMS针对的对象：RAMS是指系统达到规定功能的能力，与时间相关的固有特性。一个系统有不同类型的功能，功能的实现目的和关键程度也不同，因此，RAMS要求是对系统规定的功能而言。如汽车既有安全驾驶的功能，也有影音娱乐的功能，安全驾驶比影音娱乐的RAMS要求要高很多。

RAMS实现的前提：RAMS要求能达到的水平，依赖于系统的使用条件和维修保障条件下。当定义系统的RAMS要求时，明确系统的储存、运输、安装、使用条件和维修保障条件必不可少。系统的RAMS水平与其使用条件、维修保障条件密切相关，脱离系统的周边应用条件，单纯讨论RAMS水平的高低没有意义。比如，某系统的MTBF值>10e5，应对其使用条件和维修保障条件进行清晰定义后才有意义。

RAMS包括的范围：RAMS要求应涵盖系统的所有单元，系统任一单元的变化都将影响系统可达到的RAMS水平。除了硬件要求，还包括软件和人因的要求，因为软件失效和操作者的误用和过度使用，也会影响系统的RAMS水平。如可靠性预计只考虑硬件失效，会误认为可靠性的验收也只关注硬件失效，没有把软件失效计算在内，而软件失效会影响系统功能丧失，影响系统的RAMS水平。

RAMS要求的类型：RAMS要求包括定量和定性两种类型。系统的要求在验证和确认的过程中可度量的情况下优先考虑定量的RAMS要求，如果在此过程中不能度量，则定量的要求只能作为一个目标，定性要求应作为提供证据的基础。例如运行考核一般规定为三个月，作为可靠性验证的检查周期较短，难以全面度量系统的可靠性水平，应该增加对定性要求的验收要求，如系统设计准则的检查、已采用的可靠性改进的活动。

RAMS要求所包括的要素

通过以上四个维度的分析，一个系统的RAMS要求应包括但不限于以下要素：

-目标系统的边界范围，包括的系统、设备及单元；

-系统运行的各种使用条件和环境条件，包括使用、维护的人因条件；

-系统所要求的功能；

-系统失效及失效判据的定义，如系统功能的完全丧失，保持基本功能的失效（降级）或部分失效，性能退化；

-维修性策略和维修保障要求；

-准确且清晰的可靠性、可用性、维修性和安全性评判的准则。

举例：轨道交通信号系统RAMS要求

轨道交通信号系统涉及到行车安全和运营效率，在各类机电系统的RAMS要求最高。信号系统的RAMS管理应用也得到了广泛的应用，以典型的CBTC信号系统为例，讨论如何建立系统RAMS要求评价指标。

1.明确系统边界范围，使用条件和环境条件

系统功能在系统需求规范中会进行定义，需要注意RAMS水平应与系统的上述要求进行关联，比如说系统的不同功能存在差异性，对应的RAMS要求也会不同。

2.系统故障类型及判据的定义

根据IEEE1474.1对CBTC信号系统故障类型的分类，根据故障影响程度的不同，可以分为三类：

1类：影响轨道交通系统准点性能的故障，如CBTC系统故障引起的非期望紧急制动、停车精度不在要求范围内等；

2类：未影响轨道交通系统准点运营，但导致丧失特定CBTC功能的故障，如ATS现地工作站故障影响ATS的某些功能，但未影响列车的准点率；

3类：未影响轨道交通系统准点运营，也未导致丧失特定CBTC功能的故障及故障组合（如联锁冗余系统中单系统故障，由于设备冗余原理未造成外部故障）。

根据以上故障分类，可以将信号系统故障类型进行分类。由于故障分类的不同，再将RAMS要求进行分解，如可靠性评价指标，可以分为MTBFF（mean time between functional failure平均功能失效时间）和MTBF（mean time between failure平均无故障时间）两个细分指标，MTBFF包括造成信号系统功能丧失的1类和2类故障，MTBF除上述2类故障，也包括第3类故障。系统可用性指标，由于2类和3类故障未影响系统不可用，只考虑第1类故障。信号系统在运营中通常会定义显性故障，如5分钟以上延误故障、2分钟以上延误故障、掉线、未出库等1类故障，很少按照可靠性分类原则，根据故障分类级别确定不同的可靠性指标。

3.维修性要求

现有维修性要求常用MTTR平均修复时间定量指标进行评价，但广义的维修性要求还包括一般的定性要求（如可接近性、可拆卸性、可移动性、可操作性、可安装性、重复连接性和标准化要求等），预防性维修要求（如维修频度、人工工时、维修时间等），修复性维修要求（如MTTR）、后勤保障要求（如补给延误、备件可用性）。根据构成系统的部件类别，如车载、轨旁、中心的设备有不同类型的维修性指标，制定不同的评价标准。另外，为了达成不同的维修性指标应与产品设计要求关联、进行必要的维修性相关的测试验证工作、并完善备品备件策略以及运营维护策略等。

4.RAMS要求验收准则的判据

RAMS定量和定性要求应建立不同的验收准则，并明确故障类别的归类方法。

定性要求验收准则：依托于RAMS指标的类别，其定性的设计要求是否满足、测试验证及确认是否充分；

定量要求验收准则：明确故障类别的归类方法，验收计算方法，并区分系统原因、外部范围等。

以可靠性指标为例，可规定什么条件下哪一类故障归类为系统原因，哪一类故障归类为外部范围，如超出规定运营条件的，用户人员导致或意外的事件导致，不同故障类型可以定义不同的评价标准，如所要求的MTBF时间不同。信号系统缺乏对RAMS指标的验证和确认手段，信号系统集成度高，系统功能和相互接口复杂，产品软硬件可靠性设计很少根据工程情况进行修正和验证，很大程度上依赖于厂商之间的协商联调和现场的联调联试，这样很多可靠性问题无法在工程实施阶段得到验证，极大增加了运营方的维护成本。

总结

RAMS系统工程技术的应用代表着更低的运行维护成本及安全高效的服务，目前的工程建设中，安全评估侧重于对工程项目安全风险的评估和检查，设备厂商、建设方、运营方三方缺乏对系统RAMS要求的统一认识，导致RAMS要求的提出过于宽泛，无法度量，缺乏验证的技术方法，无法起到其应有的作用。深入理解RAMS系统技术的内涵，有助于根据系统特点，量身定制科学的RAMS要求指标体系，将RAMS指标要求与设计过程、建设过程结合起来，起到降本增效的作用。