城市轨道交通设备监理过程中的RAMS管理

顾峥嵘

（英泰克工程顾问（上海）有限公司，上海 200122）

0 引 言

RAMS 是指可靠性(Reliability)、可用性(Availability)、可维修性(Maintainability)和安全性(Safety)。随着 GB/T 26429—2010《设备工程监理规范》正式颁布，在越来越多的设备工程建设中引入了设备监理。设备监理中运用 RAMS 管理方法，有助于设备工程项目质量及安全性的提高。

1 城市轨道交通设备的RAMS管理

RAMS 是《国际铁路行业标准(IRIS)》之一。IRIS 这套管理体系在 ISO 9001:2000的基础上，针对铁路行业的要求增加了很多内容，比如投标管理、项目管理和成本管理等。

GB/T 21526—2008《轨道交通可靠性、可用性、可维修性和安全性规范及示例》，对城市轨道交通应用 RAMS 进行了描述。RAMS 规范在城市轨道交通行业的应用，主要是用于分析影响城市轨道交通 RAMS的因素，以及在项目生命周期各阶段应采取的保证 RAMS的措施。它通过保证系统可靠性(防止各种故障发生)、提高系统可维修性来保障系统的可用性；结合对可能危害安全的故障的重点防范，保证系统的安全性。最终满足城市轨道交通 RAMS的性能要求。

RAMS 管理，又称为系统保证管理。城市轨道交通设备的RAMS 管理，主要是在城市轨道交通工程设计和建造过程中，从运营角度出发，综合考虑运营的安全及效率需要，引入了系统保证。力求在项目的各个阶段降低风险，有效控制系统在各阶段形成的质量，最终得到一个高品质的系统。近年来，北京、上海、成都、苏州等城市在轨道交通设备建设中引入了 RAMS 管理。

2 设备监理中的RAMS管理

轨道交通建设单位根据自身的特点，在车辆、信号、供电、屏蔽门、电扶梯、综合监控、自动售检票等多个机电子系统中，要求各参建方进行多角度的系统保证工作。苏州轨道交通 1号线项目要求监理单位依据 RAMS 咨询单位要求，对部分机电设备的设计单位、供货商、安装单位和运营单位的RAMS 活动进行管理。笔者以监理单位参与苏州轨道交通项目电扶梯设备中 RAMS 管理为例，加以说明。

2.1 RAMS管理的计划目标

将确定的系统可靠性指标按照一定的分配方法及原则，分配到各机电子系统。在项目进行的各阶段，通过系统保证指标分配、隐患分析、RAM (可靠性、可用性、可维修性)分析、安全原则与符合性评估、故障模式、影响及重要性分析，分阶段提交和更新报告，并建立故障报告与修正措施系统，对隐患分析和改进进行记录、跟踪。在必要时，对单项隐患进行危害和可操作性研究分析，进行安全与成本计算，最终决定改进方案。

在建设和运营阶段，实施 RAMS 管理必须要进行充分的研究和策划，以保证运营后能达到以下目标。

(1)实现主要安全和保障。预见并保护城市轨道交通运营后的人身及设备环境，避免因设备的设置和维修而产生伤害，有效地预防危险事故的发生。

(2)实现良好的可靠性、可使用性和可维修性，保证服务的连续性。从设计入手，减少系统故障的可能性；按服务质量要求，优化冗余设备的数量，减少设备的维修次数；限制特殊设备的数量，简化维修。

2.2 RAMS管理的组织结构

对于一个城市轨道交通的RAMS 系统项目，一般由建设方或 RAMS 咨询管理单位提出系统 RAMS 管理的工作要求及总目标；由承包商建立项目部，提出详细计划，并由项目经理负责项目实施；监理工程师贯彻项目周期，积极参与、检查和审核；各参建方共同进行确认与验证，实现系统保证的目标。

在监理组织结构中设置系统保证工程师；各子系统在建设过程中的RAMS 系统保证工作，分别由各专业监理组组长负责(见图1)。

图1 城市轨道交通电扶梯项目RAMS管理组织图

2.3 RAMS管理中的任务要求

RAMS 管理流程是以系统生命周期为基础，控制轨道交通中规定的RAMS 要素，包括：定义 RAMS 要求、评估与控制 RAMS 影响、计划与实施 RAMS 工作、监控生命周期内活动过程一致性。系统保证工程师要做好以下一些工作。

(1)复核《初步设计隐患分析报告》，并提出修改意见。包括：主要隐患清单、系统故障清单、风险矩阵、隐患登记册。

(2)监督与审核相关承包商提交的系统保证文件，并提交审查报告。包括：《系统保证计划》、《系统设计初步隐患册及分析报告》、《系统安全原则及规范要求的符合性评估》。

(3)监督与审核相关承包商提交的RAM 分析报告文件，并提交审查报告。包括：《可靠性、可用性及可维护性(RAM)分析报告》、《故障模式、影响及重要性分析及报告》。

(4)监督与审核相关承包商提交系统保证验证文件，并提交审查报告。包括：《故障报告与纠正措施系统报告》、《系统保证验证计划》、《系统保证验证报告》、《系统安全报告》。

(5)审核承包商提交的系统保证总结报告，并提交审查报告。

2.4 RAMS系统管理的重点

2.4.1 系统安全管理

安全风险的控制采取由上至下和由下至上相结合的方法来完成。由上至下的程序以初步危险分析为主导，设计方主要控制技术方案对于建设过程及运营过程的影响。由下至上的程序是由各子系统承包商通过相关具体安全分析完成的。

系统安全隐患分析是系统安全管理的重点。由 RAMS 管控员对每个子系统的潜在隐患进行系统的分析，评审在系统、接口、操作及运营/维修方面存在的隐患。所有隐患要依照系统要求制定的风险矩阵进行风险等级评估，按评估等级做相应处理形成最终版子系统隐患登记册(表1 和表2)。

表1 城市轨道交通扶梯项目隐患登记册(1)

表2 城市轨道交通扶梯项目隐患登记册(2)

近年来，某国际著名品牌电扶梯在轨道交通车站内运行时发生多次逆向运转事故，导致乘客滚下扶梯造成伤害。经了解分析，发现其驱动系统结构不合理，维修保养不当易引起故障。因此，在本项目电扶梯设计中避免采用此结构，并加装逆向运转辅助制动器，消除了安全隐患。

2.4.2 系统RAM管理

(1)RAM 分析指标。系统 RAM 分析指标主要有平均无故障时间(MTBF)、平均修复时间(MTTR) 、平均停机时间(MDT)和可用性(MTBF/ MTBF+ MDT)指标。城市轨道交通的运营目标是提供具有可靠性、可使用性的服务。其服务的可靠性取决于对城市轨道交通车辆运行造成影响的故障，服务的可维修性取决于故障发生后迅速恢复运行的能力，而服务的可用性则取决于可靠性和可维修性两方面的综合。

根据总体目标，分配给电梯系统的MTBF≥2500 h (可靠性目标并不包括因电力中断、水淹、员工错误等外来因素引起的故障)，可用性达到 99%，MDT＜2 h，MTTR＜3 h。通过分析，将该可靠性指标分解至井道、轿厢、主机、驱动、控制等各子系统。

(2)RAM 分析内容。RAM 分析将构成潜在设计改进的基础。通过 RAM 分析，确定出系统的薄弱环节，并找出最能改善 RAM的子系统。电梯的传动部件及控制系统是设备的重要部件。其中控制系统 RAM 分析包括：确认系统各组件至线路各可更换单元(LRu)级的断损；确定每个更换单元 LRU的故障模式；确定每个故障模式对本系统的影响及故障检测的手段；预测故障模式对系统的影响；根据卖方数据和历史数据，预测每个故障模式的MTBF；通过预测需要采取维护措施的连续故障之间的平均时间，预测系统的MTBF。经可靠性分析，电梯样机指标 MTBF=3086 h、可用性=99.95% 、MTTR=1.34 h。满足要求。

2.4.3 故障报告与纠正措施系统

故障报告、分析和纠正措施系统(FRACAS)利用“信息反馈，闭环控制”的原理，通过规范化的程序，使发生的产品故障能得到及时地报告和纠正，从而实现产品可靠性的增长，达到对产品可靠性和维修性的预期要求，防止故障再现。FRACAS 亦称为“故障信息闭环管理系统”。

此外，在 RAMS 管理过程中，系统保证工程师还要求承包商对部件供应商采取 FRACAS 管理；要求扶梯承包商制造样机并模拟扶梯正常运行工况进行测试。期间对机房积水侦测装置及超速保护开关精度进行了改进，并已达到可靠性指标。在质保运营阶段，对运行扶梯进行巡查，对故障记录进行分析；根据运行时扶梯控制器记录情况，对额定及过载电流等进行合理调整，完善系统。

2.5 RAMS管理工作中的方法

城市轨道工程中的设备监理是建设项目管理的重要部分。RAMS 作为衡量系统服务质量的一个重要特征，是在整个系统安全生命周期内的各个阶段通过设计理念、技术方法而得到的。监理工程师通过设置文件见证点、现场见证点和停止见证点，检查系统是否符合 RAMS 文件要求；对不符合部分，要求改进后再进入后续工作。

(1)根据系统 RAMS 总体要求编制 RAMS 专业监理细则，并在各专业监理细则中列出 RAMS 管理的要求。各专业监理工程师在各阶段，依据相关设计营运安全原则、工业守则、法例和规范，对已设置文件见证点见证。包括：主要隐患清单、系统故障清单、系统保证计划、系统设计初步隐患册及分析报告、系统安全原则及规范要求的符合性评估。

(2)在工厂监造及现场安装调试时，设置现场见证点和停止见证点，根据要求进行见证。包括：建造过程中钢结构关键节点的焊缝检测、系统接口验证、样机检测、安装数据测量、隐蔽验收和系统测试等。

(3)在建设各阶段，对设备工程进行巡视检查；召开相关会议协调处理 RAMS 管理中出现的各种问题。

3 结 语

苏州轨道交通 1号线开通 10个月来运行稳定，系统MTBF 指标得到了验证。本项目在政府消防验收中，发现部分风阀设备可靠性较差。在今后线路建设中，可将此类设备纳入 RAMS 管理范围，以提高项目整体质量及安全性。由于某些原因，运营阶段的RAMS 管理工作有所减弱。建议在运营过程中及时反馈设备情况，进一步进行系统保证分析，提升城市轨道交通的服务质量。

国内城市轨道交通建设要求设备监理参与招投标、设计、建造、安装验收和运营阶段全过程监理，符合 RAMS 过程管理的要求。同时，监理工程师专业技能有助于设备监理师更好地参与 RAMS 管理。在工程设备监理中按 RAMS 要求进行管理，有助于提高监理服务的质量。

[1]GB/T 21562—2008,轨道交通可靠性、可用性、可维修性和安全性规范及示例[S].

[2]陈琳奇，章扬.成都地铁机电系统中RAMS管理[J].城市轨道交通研究,2009(10).

[3]GB/T 26429—2010,设备工程监理规范[S].