導(dǎo)語：車輛RAMS技術(shù)運(yùn)用和實(shí)踐一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

現(xiàn)代軌道交通車輛系統(tǒng)日益復(fù)雜和龐大，同時又要求列車安全運(yùn)營、準(zhǔn)點(diǎn)到站，這對列車系統(tǒng)的安全性、可靠性等綜合特性提出了挑戰(zhàn)。列車是否安全、可靠、好修，直接關(guān)系到列車的運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量和運(yùn)營維修成本。當(dāng)前，隨著國際鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(IRIS)體系推廣以及用戶對車輛rams(可靠性，可用性，可維修性，安全性)要求的不段提升，全國各車輛主機(jī)廠紛紛推行RAMS工程技術(shù)。筆者經(jīng)歷了幾個城市軌道交通項(xiàng)目投標(biāo)、合同談判、項(xiàng)目執(zhí)行、質(zhì)保期可靠性驗(yàn)證的全部過程，積累了一定的RAMS工作經(jīng)驗(yàn)，在此與大家共勉勵。

1RAMS管理體系

1．1建立公司RAMS管理體系

RAMS管理的涉及面很廣，它與公司設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)制造、質(zhì)量管理和采購部(子系統(tǒng)供方管理)發(fā)生聯(lián)系，當(dāng)前也與公司的培訓(xùn)部門有關(guān)。因此，需要成立一個公司級的RAMS領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)。它是全公司開展RAMS工作的基礎(chǔ)和保障。該領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)建議以總經(jīng)理或總工程師為首，由設(shè)計開發(fā)部門、工藝技術(shù)部門、質(zhì)量管理部門、采購部門(子系統(tǒng)供方管理)的負(fù)責(zé)人或骨干組成，日常業(yè)務(wù)可由質(zhì)量管理部管理。RAMS管理組織架構(gòu)如表1所示。

1．2對供應(yīng)商的RAMS監(jiān)管

根據(jù)列車故障信息統(tǒng)計，約70%以上的列車故障來源于子系統(tǒng)供方。以系統(tǒng)集成為主的公司，應(yīng)加強(qiáng)子系統(tǒng)供方的監(jiān)管，并要有相應(yīng)專業(yè)背景的工作團(tuán)隊(duì)。

1．2．1推薦的分包商每個公司都有專門的供方管理機(jī)構(gòu)，也有專用的《供方管理程序》，需要在供方選擇、評估、確定的流程中增加RAMS和全壽命周期費(fèi)用(LCC)要求。

1．2．2對供應(yīng)商的RAMS管理(1)與供應(yīng)商簽訂的技術(shù)合同(協(xié)議)中，應(yīng)詳述RAMS工作要求，將系統(tǒng)的總體RAM(可靠性、可用性、可維修性)指標(biāo)分配給各子系統(tǒng)，保證總體RAM目標(biāo)理論上滿足要求。(2)要求供應(yīng)商及時開展RAMS工作，協(xié)調(diào)、監(jiān)督并審核供應(yīng)商的RAMS活動和提交文件。(3)項(xiàng)目執(zhí)行過程中，供應(yīng)商應(yīng)定期(如每月)參加RAMS工作會議，推進(jìn)RAMS工作，使RAMS工作與項(xiàng)目同步，保證其與供應(yīng)商之間的接口有良好的溝通。(4)對子系統(tǒng)提供的RAM指標(biāo)進(jìn)行總體預(yù)計和分析，通過預(yù)計發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，改進(jìn)有潛力的子系統(tǒng)，以保證總體RAM指標(biāo)滿足要求。最終，總體RAM指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計最低可接受值。RAM指標(biāo)通過，設(shè)計定型完成。

1．2．3供應(yīng)商的RAMS工作鑒于當(dāng)前國內(nèi)軌道交通行業(yè)的現(xiàn)狀，不建議對子系統(tǒng)RAM指標(biāo)進(jìn)行單獨(dú)的驗(yàn)證。建議子系統(tǒng)RAM指標(biāo)隨整車運(yùn)營考核，每月月末進(jìn)行RAM評估，連續(xù)12個月達(dá)到子系統(tǒng)RAMS指標(biāo)視為合格;子系統(tǒng)RAMS指標(biāo)未達(dá)到要求的，子系統(tǒng)供方應(yīng)進(jìn)行改進(jìn)，直至達(dá)到RAM指標(biāo)。

1．3內(nèi)部RAMS審核

內(nèi)審是在公司內(nèi)部推行RAMS工作的一項(xiàng)重要手段。適時進(jìn)行RAMS審核，可發(fā)現(xiàn)問題，實(shí)施跟蹤，糾正不合格項(xiàng)，并驗(yàn)證糾正措施的實(shí)施。審核內(nèi)容分為例行審核、動態(tài)審核和追加審核。為方便推進(jìn)RAMS工作和不增加額外的工作量，此項(xiàng)工作建議與質(zhì)量內(nèi)審結(jié)合進(jìn)行。

2列車的安全性

2．1安全風(fēng)險管理

隨著軌道交通安全性標(biāo)準(zhǔn)(GB/T21562—2008，IEC62278:2002，EN50126)的出臺，安全風(fēng)險管理將成為軌道交通提升安全性不可缺少的設(shè)計及管理技術(shù)。傳統(tǒng)安全管理與現(xiàn)代風(fēng)險管理的對比見表2。

2．2安全性分析方法

2．2．1隱患識別收集和匯總公司產(chǎn)品或同類產(chǎn)品在國內(nèi)外已發(fā)生的安全事故信息，組織相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行初步的分析，建立主要隱患清單(見表3)，供技術(shù)人員設(shè)計時考慮。在隱患識別方面，應(yīng)重點(diǎn)考慮單點(diǎn)故障及重要安全電路(如車門控制、車門環(huán)路、制動環(huán)路等)導(dǎo)致的隱患。

2．2．2隱患登記及減輕措施方案根據(jù)隱患清單建立公司內(nèi)或同行業(yè)的《隱患登記冊》。隱患登記的主要內(nèi)容包括:編號、部件、隱患類別、隱患說明、可能原因、影響或后果、原有風(fēng)險等級、建議減輕措施、剩余風(fēng)險等級、管控單位、減輕措施類別、驗(yàn)證減輕措施方法、狀態(tài)完成情況等。建議采用表格形式，方便設(shè)計師填寫和RAMS工程師跟進(jìn)管理。

2．2．3風(fēng)險等級評估風(fēng)險分析按照GB/T21562—2008及IEC62278:2002方法執(zhí)行。采用“頻率－后果”矩陣的形式，評估風(fēng)險分析結(jié)果、風(fēng)險分類和風(fēng)險驗(yàn)收。風(fēng)險矩陣見表4。表中，R1表示必須消除的風(fēng)險;R2表示當(dāng)風(fēng)險減少不可行時，應(yīng)經(jīng)軌道交通主管部門或安全規(guī)章主管部門同意后方可接受;R3表示采用充分控制并經(jīng)軌道交通主管部門同意后方可接受;R4表示有或無軌道交通主管部門同意都可接受的風(fēng)險。

2．2．4隱患的減輕措施由RAMS工程師組織設(shè)計師、工藝師等提出減輕風(fēng)險的措施，首先考慮設(shè)計，其次是制造，最后考慮運(yùn)營及維修方面。各階段考慮的主要內(nèi)容為:(1)設(shè)計———冗余，保護(hù)設(shè)施，材料分析，負(fù)載分析計算;(2)制造———工藝標(biāo)準(zhǔn)，檢測，驗(yàn)收，試驗(yàn);(3)運(yùn)營———危害的處理程序，警告標(biāo)志，員工訓(xùn)練;(4)維修———定期維修，檢查，測試設(shè)備，維修程序。

2．2．5驗(yàn)證減輕措施每一個隱患減輕措施都應(yīng)有對應(yīng)的安全驗(yàn)證方法。由RAMS工程師對其進(jìn)行跟蹤管理和落實(shí)，并對完成狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計和通報，直到所有減輕措施正式完成。安全驗(yàn)證的主要方法包括:(1)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的試驗(yàn);(2)供貨商廠內(nèi)進(jìn)行的試驗(yàn);(3)調(diào)試試驗(yàn);(4)型式試驗(yàn);(5)模擬試驗(yàn)。

2．2．6安全原則及規(guī)范要求的符合性評估首先應(yīng)列舉所采用的設(shè)計原則、運(yùn)營安全原則、工業(yè)守則或法例。在設(shè)計完成前，應(yīng)逐條評估系統(tǒng)設(shè)計是否符合相關(guān)的安全要求。已識別的安全要求或功能，應(yīng)在試驗(yàn)階段對其進(jìn)行安全驗(yàn)證，證明設(shè)計符合所需的安全功能或標(biāo)準(zhǔn)要求。安全驗(yàn)證可包括在安全關(guān)鍵設(shè)備的型式試驗(yàn)和調(diào)試試驗(yàn)中。在車輛試運(yùn)營前，應(yīng)完成全部安全驗(yàn)證工作，并確認(rèn)完全符合所需的安全功能和標(biāo)準(zhǔn)要求。以上內(nèi)容建議用表格形式完成，形象直觀，便于管理。

2．2．7安全分析報告內(nèi)容安全分析報告通常包括以下兩部分內(nèi)容:第一部分，安全原則及規(guī)范要求的符合性評估;第二部分，故障樹分析(FTA)報告。

2．3安全性小結(jié)

產(chǎn)品安全是公司運(yùn)作的前提和基礎(chǔ)，在設(shè)計過程中應(yīng)有一票否決權(quán)。如果產(chǎn)品存在風(fēng)險等級不能接受的安全隱患，那就無從談起產(chǎn)品的性能、可靠性、維修性等。產(chǎn)品安全性工作復(fù)雜、繁瑣，許多細(xì)節(jié)往往容易被忽略。應(yīng)將安全工作視為公司的“國防、公安”，將其作為重點(diǎn)工作來抓，如果只是當(dāng)成“保安”工作來抓，產(chǎn)品安全性工作將很難開展或大打折扣。

3列車的可靠性、可用性及可維修性(RAM)

3．1列車系統(tǒng)RAM分析及方法

3．1．1子系統(tǒng)的可靠性分配對全車各組成子系統(tǒng)進(jìn)行分類，建立全車的基本可靠性模型和框圖。該模型為全串聯(lián)模型。結(jié)合可靠性框圖，根據(jù)列車的合同指標(biāo)平均無故障時間(MTBF)，對整車的可靠性指標(biāo)進(jìn)行逐級分配，完成從整體到局部的分解?？煽啃苑峙涑Ｓ霉綖?λi=Ki•λs式中:λi———子系統(tǒng)故障率;λs———整車故障率;Ki———子系統(tǒng)故障率百分比。對有產(chǎn)品故障數(shù)據(jù)庫的公司，建議用比例法進(jìn)行分配;對暫時沒有產(chǎn)品故障數(shù)據(jù)庫的公司，建議用評分法計算故障百分比。可靠性分配使各供應(yīng)商和各開發(fā)人員明確設(shè)計要求，保證總體RAM目標(biāo)理論上滿足要求。

3．1．2故障模式及影響分析故障模式及影響分析(FMEA)是在產(chǎn)品設(shè)計或工藝設(shè)計過程中，通過對產(chǎn)品所有組成單元或工序潛在的各種故障模式及其影響進(jìn)行分析，提出可能采取的預(yù)防改進(jìn)措施，以提高產(chǎn)品安全性和可靠性的一種設(shè)計方法或工藝分析方法。它是一種預(yù)防性技術(shù)，是事先的行為，也是開展故障導(dǎo)向安全設(shè)計的基礎(chǔ)。FMEA為系統(tǒng)的可靠性預(yù)計和安全性評價提供依據(jù)。建議車輛公司參考汽車行業(yè)的FMEA表格建立適合本公司的FMEA表。FMEA分析過程注意事項(xiàng)如下:(1)應(yīng)建立產(chǎn)品分層架構(gòu)表或工序表(這樣不會造成漏件或漏工序);(2)應(yīng)建立產(chǎn)品的故障模式庫(有助于設(shè)計師分析時考慮全面);(3)必須由設(shè)計師、工藝師填寫FMEA表(有助于FMEA技術(shù)在設(shè)計、工藝中應(yīng)用);(4)對FMEA表中提出的設(shè)計、工藝改進(jìn)措施，應(yīng)進(jìn)行審查和驗(yàn)證。

3．1．3系統(tǒng)的可靠性預(yù)計可靠性預(yù)計是針對產(chǎn)品成熟期的可靠性水平進(jìn)行的，設(shè)計完成時，應(yīng)完成產(chǎn)品的可靠性預(yù)計。預(yù)計時應(yīng)考慮設(shè)計、工藝改進(jìn)的潛力和整個研發(fā)過程中的可靠性增長。

3．2列車系統(tǒng)RAM預(yù)計實(shí)例

軌道交通車輛系統(tǒng)極為復(fù)雜，元器件數(shù)量過多，任務(wù)可靠性框圖也較復(fù)雜。本文介紹一種實(shí)用預(yù)計方法。(1)建立產(chǎn)品RAM預(yù)計表:建立表5所示的產(chǎn)品RAM預(yù)計表，按子系統(tǒng)→部件→組件→零件，建立整車的分層架構(gòu)，分層至可更換組件層面(表5的第二列)。(2)填寫產(chǎn)品RAM預(yù)計表:設(shè)計師填寫產(chǎn)品RAM預(yù)計表，并在產(chǎn)品故障影響欄中(掉線、晚點(diǎn))作出標(biāo)記，納入任務(wù)可靠性考慮，并作為任務(wù)可靠性預(yù)計的依據(jù)。(3)掉線(或延誤)任務(wù)可靠性預(yù)計:應(yīng)用元件計數(shù)法，將表5中掉線(或延誤)欄中標(biāo)記為Y的工作失效率相加，將影響列車掉線(或晚點(diǎn))的元器件工作失效率相加，計算整車的掉線(或延誤)λ或MTBF。根據(jù)現(xiàn)車統(tǒng)計，掉線(或延誤)的MTBF約為10000h。(4)基本可靠性預(yù)計:根據(jù)表5中的數(shù)據(jù)，應(yīng)用元件計數(shù)法，將所有零部件故障率相加，計算整車的λ或MTBF。根據(jù)現(xiàn)車統(tǒng)計，整車的MTBF在100～200h之間。(5)維修性預(yù)計:根據(jù)表5中的數(shù)據(jù)，按以下公式，利用EXCEL表格可很方便地計算平均修復(fù)時間(MTTR，式中表示為tMTTR)。tMTTRs=∑ni=1(tMTTRi•λi•Ni)∑ni=1(λi•Ni)式中:Ni———設(shè)備數(shù)量。(6)備品備件預(yù)計:根據(jù)表5中產(chǎn)品每年的故障數(shù)，建立備品備件庫，避免浪費(fèi)。(7)可用性計算:通過上述計算得到MTBF和MTTR，按公式可計算列車的可用性。車輛的可用性約為96%。

3．3可靠性試驗(yàn)

實(shí)際工程中，部分產(chǎn)品會出現(xiàn)在型式試驗(yàn)和壽命試驗(yàn)中表現(xiàn)良好、但在實(shí)際運(yùn)營中故障率較高的情況。因此，建議對關(guān)鍵電子設(shè)備進(jìn)行必要的高加速壽命試驗(yàn)(HALT)。HALT是一種發(fā)現(xiàn)缺陷的工序，它通過設(shè)置逐級遞增的加嚴(yán)的環(huán)境應(yīng)力，來加速暴露試驗(yàn)樣品的缺陷和薄弱點(diǎn)，并從設(shè)計、工藝和用料等諸方面進(jìn)行分析和改進(jìn)，從而達(dá)到提升可靠性的目的。其最大的特點(diǎn)是設(shè)置高于樣品設(shè)計運(yùn)行極限的環(huán)境應(yīng)力，從而使暴露故障的時間大大短于正?？煽啃詰?yīng)力條件下所需的時間。

3．4RAM驗(yàn)證

RAM驗(yàn)證期一般從上線運(yùn)營開始計算，為期2年。此階段列車故障信息收集相對容易和全面，可靠性增長形象直觀，容易接受，效果明顯(見圖1)。RAM驗(yàn)證期前半年為車輛早期故障期，半年后車輛故障率趨于穩(wěn)定，進(jìn)入車輛故障率的穩(wěn)定期。上線運(yùn)營后，每月月末應(yīng)計算車輛可靠性指標(biāo)，將車輛運(yùn)營的實(shí)際故障率與車輛合同值進(jìn)行比較(如圖1所示)，待車輛運(yùn)營實(shí)際故障率持續(xù)低于合同要求值連續(xù)12個月，車輛可靠性通過考核。同時，通過故障曲線可以評估本型號車輛的可靠性水平。

4故障報告及糾正措施系統(tǒng)

建立產(chǎn)品的故障數(shù)據(jù)庫，是公司開展RAMS工作的基礎(chǔ)。故障報告及糾正措施系統(tǒng)(FRACAS)為產(chǎn)品的預(yù)計提供依據(jù)，讓產(chǎn)品故障信息在公司內(nèi)的設(shè)計、工藝部門充分流通運(yùn)轉(zhuǎn)，不斷改進(jìn)，提高產(chǎn)品的RAM指標(biāo)。故障信息包括:每個故障發(fā)生的時間、公里數(shù)、對列車服務(wù)的影響、維護(hù)員工到達(dá)現(xiàn)場的反應(yīng)時間、修復(fù)時間、關(guān)聯(lián)故障、故障起因、整改措施等。FRACAS運(yùn)行的簡化流程圖見圖2。

5結(jié)語

綜上所述，RAMS工作流程示意圖見圖3。近幾年，RAMS工程已逐漸在鐵路行業(yè)內(nèi)推廣。隨著國際鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(IRIS)體系的建立，RAMS及LCC(生命期成本)已成為鐵路行業(yè)的必要指標(biāo)，也是國內(nèi)產(chǎn)品走向國際市場的必備條件。本文是筆者從事RAMS工作多年的一些經(jīng)驗(yàn)，歡迎廣大讀者批評指正，共同交流，以提高“中國制造”的安全性、可靠性水平，為振興民族工業(yè)貢獻(xiàn)力量。