城市轨道交通综合监控系统的RAMS管理.doc

城市轨道交通综合监控系统的RAMS管理城市轫遥交通综合监控系统的RAMS管理濮卫兴车兆建(国电南瑞科技股份有限公司,210061,南京第一作者,高级工程师)摘要综合监控系统已日渐成为城市轨道交通自动化系统中的一种基本系统.为了保证综合监控系统可靠安全地工作,可靠性,可用性,可维修性,安全性(Reliability,Availability,MaintainabilityandSafety,简为RAMS)管理规范已逐渐被应用到城市轨道交通的自动化控制领域中.介绍了城市轨道交通综合监控系统的RAMS管理方法,详细分析了综合监控系统项目的RAMS组织结构,RAM分析方法,危害性分析方法及故障报告,分析和纠正措施系统等内容.指出在实际的综合监控系统项目中,需根据项目的具体特点,在RAMS规范的指导下开展有效的工作,才能真正提高项目的RAMS水平.关键词城市轨道交通;可靠性;可用性;可维修性;安全性;综合监控系统中图分类号U2939ManagementofRAMSintheIntegratedandSupervisionControlSystemofUrbanRailTransitPuWeixing,CheZhaojianAbstractThispaperintroducesthemanagementmethodsofRAMS(reliability,avaclability,maintainabiIitvandsafety)intheintegratedandsupervisioncontrolsystem(ISCS)ofurbanrailtransit.TheorganizationstructuresofRAMSoftheISCSproject,themethodsofRAManalysisandhazardanalysis,aswellasthefailurereporting,analysisandcorrectiveactionsystem(FRACAS)arediscussedindetails.Keywordsurbanrailtransit;RAMS;integratedandSHpervisioncontrolsystem(ISCS)First-authorSaddressNARITechnologyDevelopmentCo.,Ltd.,210061,Nan3ing,China近几年来,综合监控系统(IntegratedandSupervisionControlSystem,简为ISCS)在城市轨道交通中的应用逐渐增多,日渐成为城市轨道交通自动化系统中的一种基本系统.如何保证ISCS可靠安全地工作,目前已成为业界比较关心的问题.为此可靠性,可用性,可维修性,安全性(Reliability,?2【】?Availability,MaintainabilityandSafety,简为RAMS)管理规范逐渐被应用到城市轨道交通的自动化控制领域中.RAMS规范,普遍应用于交通,石油,电力,化工,核电等行业.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fS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),以及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管理在国外铁路行业应用十分广泛.RAMS规范主要以EN50126为基础,而EN50126标准又是以国际标准IEC61508为蓝本,目前已经被引入为国家标准GB/T20438.72O06.国内已经引入RAMS管理的城市轨道交通线路包括北京地铁4号线,深圳地铁4号线,上海轨道交通10号线,西安地铁2号线,成都地铁1号线和苏州轨道交通1号线等.国内很多新建的地铁和轻轨也准备采用RAMS这种新颖的管理模式进行城市轨道交通的安全性和可靠性管理.1RAMS工程管理组织对于一个城市轨道交通综合监控系统项目,一般由项目总包商负责执行RAMS规范.项目总包商将根据合同文件的要求建立项目部,由项目经理负责项目的实施.为了有效地实施RAMS管理,需在项目部建立RAMS组织.图1是国内某个城市轨道交通ISCS项目的RAMS组织架构.从图1可以看出,在项目经理下专门设置系统保证经理(SAM)一职,专门负责整个项目的RAMS管理.比较好的做法是在SAM下面设置两个小组,一个为可靠可用可维修(RAM)保证组,另一个为安全(Safety,简称S)保证组.这样把RAMS黎黼曩0誊董譬誊篷簿镯辫中的RAM和S按照领域不同分别管理,但它们又是互相相关的;尤其是安全,有一部分是通过可靠性,可维护性和可用性目标的实现而实现的.以上两个小组,以及其它的设计,生产,调试等人员的工作,均需由SAM来进行沟通和协调,并在文档管理员处作各种会议纪要和协调记录.2RAM分析图1国内某个城市轨道交通ISCS项目的RAMS工程管理组织图RAM分析最大的目的是评估和预测所提供的系统能否满足合同的RAM目标.例如,在某个ISCS项目中,在可靠性方面,要求系统平均无故障时问(MTBF)大于10000h;在可用性方面,要求系统的可用性达到99.95%;在可维修方面,要求系统的平均停机时间(MeanDownTime,简为MDT)小于3h;在可维护性方面,要求系统的平均无故障时间小于1.5h.2.1RAM分析指标1)MTBF.任何需要运营或维护人员提供特别协助(即非正常模式)以维特或恢复系统(设备)运作的故障,包括所有引至行车延误的假警报或错误指示,均需纳入MTBF的计算之内.外来因素引起的事故,例如外来电力中断,水淹或员工错误等,则不需纳入计算.MTBF计算公式为:平均无故障时间=每组设备或系统使用时间X设备或系统数量/故障次数.2)平均修复时问(MTTR).在计算矫正维护平均修复时问时,诊断时间,组件修理及替换时间,以及在现场的调整及测试时间等须包括在内,而运营及(或)维护员工到达现场前的反应时间,以及运营员工在现场的诊断时间则不包括在内.3)平均停机时间.将MTTR的定义扩展至包括运营及(或)维护员工到达现场前的反应时问,以及运营员工在现场的诊断时间.4)运营可用性.运营可用性=MTBF/(MDT+MTBF)2.2RAM分析内容RAM分析将构成潜在设计改进的基础.通过RAM分析,应确定出系统的薄弱环节,并应找出最能改善RAM的子系统.RAM分析应包括: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和故障检测的手段;预测故障模式对系统的影响;合适的话,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问,预测整个系统的MTBF;可用性分析,是寻求显示符合可用性的量化要求,根据可靠性分析预测的部件MTBF和MTTR,进行可用性量化计算,演示量化要求的符合性;RAM分析中要考虑到其对系统安全或运行效率的影响,对可能影响系统安全及运营效率的人为因素,要根据有关设计标准作为首要考虑因素.3危害性分析危害性分析的目的是要系统综合地鉴别和评估潜在的危险,将各自的缓解措施纳入到传输的设计中,同时考虑ISCS系统不同的操作模式及维修领域.危害性分析采用风险矩阵的方法(见图2).危害性分析的主要内容有.1)初步危害分析(PHA).作为进一步危害分析的基础,初步危害分析将会以危险及操作性研究(HAZOP)的形式进行,以鉴别与合同早期阶段的传输的设计,操作和维修有关的高级危险;也能评估在合同早期与系统有关的危险和风险,并为消除鉴别到的危险,或将与它们相关的危险控制在可接受的水平所必需的推荐活动提供基础.2)子系统危害分析(SubsystemHazardAnalysis,简为SSHA).子系统危害分析程序跟在初步危害分析?21之后,但是在子系统水平进行.子系统信息与子系统的实际没汁有关.除了确认子系统符合明确的E乙M目标之外,要进行子系统危害分析程序,以鉴别和评估与子系统有关的危险及推荐适当的风险降低措施.3)接VI危害分析(InterfaceHazardAnalysis,简为IHA).确保所有接LI危险写入ISCS系统中.发生频率风险等级豳嘲目i罄FJ经鬻不理想R2l._目_一_l-噩舅嘲嘲曼国._-一_j鞫一翻圈辫骊黼II幽_一liF2可能麟可容忍R3不理想R2目一l_阐蕊_F3偶然麟可容忍R3不理想R2不理想R2一_罕觅瓣可容忍R3不理想R2不理想R2F5不太可能麓可容忍R3可容忍R3F6不可能藏8嚣Ss没有影响誓S|轻微S2普通s3严重S4灾难性_.严灌霞4故障报告与纠正措施系统图2风险评估矩阵故障报告,分析和纠正措施系统(FRACAS)利用信息反馈,闭环控制的原理,通过一套规范化的程序,使发生的产品故障能得到及时的报告和纠正,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.建立并有效运行FRACAS是实现产品可靠性增长,提高产品质量的重要手段.通过FRACAS的运行,还可以积累大量处理故障的实践经验,对类似产品的改进与设计提供可供参考的信息,起到举一反三,防止其它产品出现类似问题的作用.FRACAS的建立与信息是息息相关的,只有做到信息收集的及时,完整,准确,连续和可追溯,才能确保FRACAS建立的有效性.所以,建立和完善信息系统是开展FRACAS工作的必要条件.FRACAS建立流程的主要工作就是对过程进行控制管理,引导用户适时完成相应的工作任务;根据评审的结果自动控制工作流程的走向;通过任务提示功能提醒用户近期需要完成的工作;采用可视化的方式完成故障报告分析纠正过程.按FRACAS项目的工作流程生成的报告及评审结果为:故障现象汇总和评审报告主要信息包括报告编号,故障统计汇总,故障现象描述,故障原因估计和故障件库中故障件编号等;?22?故障原因分析和评审报告主要信息包括分析过程与方法描述,故障原因,故障再现试验及结果,故障原因分析及费用和故障纠正措施建议等;故障纠正措施和评审报告主要信息包括纠正措施,有效性分析和纠正措施费用分析等;遗留问题报告,用以说明未通过评审成为遗留问题的原因,主要包括技术和经济因素等.FRACAS在运行过程中,对各阶段出现的故障按照工作流程进行闭环处理.FRACAS工作流程如图3所示.E意I兰竺I9寻找故图3故障报告,分析和纠正措施系统(FRACAS)212作流程5结语城市轨道交通RAMS管理的内容很丰富,本文(下转第25页)第_警曩曩曩曩誊叠0萄:寮铃谶仅可以有效避免传统项目管理中存在的推诿扯皮现象,还可以有效提高出错一方改正自身接口问题的效率,加快接口调试的周期.采用接口协议分析工具后,工厂测试和现场接口调试的效率大大提高,调试进度大大加快.2)技术协助.针对个别接口软件开发能力薄弱的专业设备厂家,7号线综合监控系统项目部还专门安排人员协助对方完成接口通信软件的升级与完善工作,以满足项目实施进度的要求.3经验与体会1)自主软件平台及其软件开发团队是确保项目实施进度的保障.城轨综合监控系统项目是典型的复杂系统集成项目,工程实施阶段的设计变更在所难免.要确保项目实施进度,必须尽可能缩短设计变更的周期.拥有自主软件平台的软件开发团队,可以快速响应工程变更需求,并按照工程进度要求快速完成设计,开发与测试等工作,彻底避免冗长的外部协调,确保项目实施进度.2)接口测试认证是工程管理的重要手段.城轨综合监控系统项目的接口专业繁多,要解决工程招标阶段的接口规范描述问题和工程实施阶段的接口协调问题,一种行之有效的方法是采用第三方的接口测试认证.即工程实施之前接口双方已经通过(上接第22页)仅就RAMS管理最主要的工程管理组织架构,RAM分析基本方法,危害性分析方法,故障报告与纠正措施系统等内容作了简要论述.在实际的综合监控系统项目中,需根据项目的具体特点,在RAMS规范的指导下开展有效的工作,才能真正提高项目的RAMS水平.参考文献1EN50126:1999RailwayapplicationsThespecificationanddemonstrationofReliability,Availability,Maintainabilityand第三方的接EI测试认证,具备互连互通的条件.接口测试认证是国际上通行的工程管理手段,也是国内综合监控系统项目管理的发展方向.3)关注最终用户需求是项目实施成功的重要因素.城轨综合监控系统的最终目标是,为城轨运营管理部门提供一套智能化,集成化,全局化的自动化调度指挥系统.但与此目标相矛盾的是,国内工程招标时往往有很多相关专业或设备并不列在综合监控系统工程范围内.系统集成单位不仅需要完成工程范围内的系统集成任务,还需要站在最终用户需求的角度,主动与工程范围之外的相关专业厂家沟通,通过综合联调完成全部相关系统的监控功能,满足运营管理部门的应用需求.4结语自2009年12月上海轨道交通7号线开通运营至今,综合监控系统运行稳定,功能正常,较好地满足了运营管理部门的调度管理需求.作为我国第一套投运的核心软件平台完全国产化的综合监控系统项目,7号线综合监控系统项目的成功实施标志着国内企业已经完全掌握综合监控系统软件及系统集成的核心技术,其项目管理经验及模式可为后