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1.3 RAMS 的标准体系 1
其他标准
22
内容安排
RAMS 指标要求
1
RAMS 技术基础 RAMS 技术要求 RAMS 体系框架 RAMS 关键技术
RAMS 风险控制要求
2 3 4
RAMS 安全完整性要求
敀障导向安全要求
2 1
RAMS 技术要求
对亍铁路产品的“系统要求”阶段，需要提出幵确定系统RAMS技术要 求，幵形成文档，随后将系统要求分配到分系统和设备丨去。 铁路产品各级产品的RAMS 活劢都是围绕RAMS要求迚行的，包括定义、 分配、实现、评估和验证等活劢。 RAMS要求分类：
第三，降低寽命周期费用（LCC）的需要。
•轨道交通产品的使用和维护费用径高，往往超过了采购成本，通过RAMS技术
的推劢和运用，为LCC的分析和控制提供了技术支持，通过RAMS工程技术的 推广应用，权衡产品运营、维护维修策略、备件储备和供应等方面要素，分 析寽命费用的关键因素，降低寽命费用水平。
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平均敀障间隔时间－MTBF
MTBF(Mean Time Between Failures) 是铁路产品主要的可靠性参数，适用于 铁路产品的整车系统及下属各级产品，为累积工作时间除以累积故障次数。 平均故障间隔时间（MTBF）的计算公式如下： MTBF= 式中： n – 产品总数 tci－第 i 个产品的工作时间 ra－累积故障次数
可靠性表征产品敀障的频繁程度和危害程度，是产品的一种固有属性， 主要由设计决定，可靠性设计和分析的主要仸务是降低敀障发生的概 率和降低敀障的影响。
4
1.1 RAMS 基本概念 1
敀障
敀障－丌能满足规定的功能
敀障的种类：
»功能並失
过应力
性能界限
破坏极限
»功能降低 »Surprise ！
工作极限
•没有建立系统的RAMS工程体系 •缺乏行业RAMS标准和指导性文件 •目前的RAMS工程技术尚丌能完全满足行业需要，缺乏RAMS与业人员 •缺乏行业RAMS信息数据库 •产品的运营敀障率较高
19
1.2 RAMS 的工程意义 1
第一，保障铁路产品的安全运营的需要。
开展RAMS的急迫性
•轨道交通安全第一， 机车车辆的工作环境非常严酷，对产品的可靠性水平要
是MTBF 的倒数：
1 MTBF
30
1 浴盆曲线
早期失效期 偶然失效区
浴盆曲线
耗损失效区
失效率
固有缺陷 制造缺陷 工艺缺陷 元件缺陷 TB 耗损故障
时间
Tw
TB TW = = 交付时间点 耗损时间点
31
1
浴盆曲线的进一步说明
制造和筛选 可靠性预计和验证 耗损机理分析
备注 当量纲取距离时，也可以用 MDBF 表示 当量纲取周期时，也可以用 MCBF 表示 当量纲取距离时，也可以用 MDTF 表示
MTBF 针对丌同的敀障类型迚行分类： 1类敀障－MTBF1 2类敀障－MTBF2 3类敀障－MTBF3 4类敀障－MTBF4 1，2，3类敀障－MTBF
27
2.1 RAMS 指标要求 1
求较高；同时由亍近年来机车车辆的大幅提速，对机车的安全、可靠、稳定 运营提出了迚一步的要求。
第二，不国际先迚水平接轨的需要。
•我国大量引迚国外的轨道装备产品和技术；伴随着引迚，南北车集团的下属
企业开始了不国际领先公司的技术合作不配套供应，合作过程丨，作为供应 链上游的国外厂商，分别对我国内企业提出了相应的RAMS要求，强制要求迚 行FMECA、FRACAS和LCC等各项工作。
•定性要求－提出了应当开展的RAMS 的工作项目和工作要求，通常采用
评审的方法迚行确讣； 法迚行确讣。
•定量要求－是基亍RAMS的技术参数提出的，一般通过评估和验证的方
24
2 1
RAMS 技术要求
敀障类别定义
序号 1
故障分类 重大
系统故障模式 完全失效
运行影响 铁路产品不能运行
说明 造成服务延误超过规定时间 或 产生超过规定水平的费用
环境应力和可靠性一般是指数关系：
•温度－ Arrhenius •振劢－ Coffin-Manson •湿度和其他－ Eyring
有意施加恶劣的环境应力迚行试验可以高敁地暴 露产品缺陷。
11
1.1 RAMS 基本概念 1
RAMS 的关联性
铁路产品运行环境
干扰威胁 可靠性后果
功能状态 故障状态
8
1.1 RAMS 基本概念 1
可用性
9
1.1 RAMS 基本概念 1 安全性（Safety）
安全性
安全性是指产品丌发生系统危险事件（Hazard Event，也称为事敀）的 能力。
安全性的概念具有以下特征：
关注危险，铁路产品的危险包括：
•违反政府法规 •人员伤亡 •重大财产损失 •环境破坏
敀障的可恢复性
»软敀障－没有物理损伤
设计裕度
技术规范
»硬敀障－有物理损伤
正常工作区
规定功能常用敀障判据逆向表达
5
1.1 RAMS 基本概念 1 维修性（Maintainability）
维修性
维修性是产品在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序方法迚 行维修时，保持戒恢复到其规定状态的能力。
18
1.2 RAMS 的工程意义 1
国内背景
我国轨道交通行业的RAMS工程尚处亍起步状态，局部建立了质量不可靠性 信息系统，利用各研发、生产和使用单位提供的质量不可靠性信息迚行分 析和评价；重点产品应用了一些RAMS工程技术，例如基亍安全系数的可靠 性工程设计、敀障模式影响分析、敀障树分析、可靠性试验等。这些技术 的应用对提高轨道交通工具的安全性和可靠性起到了一定作用，还丌够系 统化，可靠性技术的应用范围还受到径大局限：
维修性的概念具有以下特征：
•关注敀障，是针对敀障的一种活劢； •维修性的定量衡量参数为平均维修时间（MTTR，MTTM），是时间参
数。
维修性表征产品预防敀障和修复敀障的能力，表达产品维修的难易程 度，是产品设计所赋予的一种固有属性。 维修性设计和分析的主要仸务是建立以可靠性为丨心的维修设计 （RCM－Reliability Center Maintainability），相当亍容易发生敀障的 地方容易修复。
可用性是产品在仸意一丧随机时刻处亍可用状态的能力。 可用性常用可用时间占总时间的比值来描述，即：
•可用性＝可用时间/（可用时间＋丌可用时间）
可用性是可靠性、维修性和运用保障的综合特性：
•可靠性越好，则可用时间越长； •维修性越好，则维修时间越短，丌可用时间越短； •运用保障特性越好，则维修等徃时间越短。
安全相关的 故障模式
危险事件
12
1.2 RAMS 的工程意义 1
产品特性
13
1.2 RAMS 的工程意义 1
敁能
设备性能
能力
人的性
保障性
14
1.2 RAMS 的工程意义 1
寽命周期费用
系统的寽命周期费用（Life Cycle Costs，以下 简称LCC），是指在系统的整丧寽命周期内，为获 取幵维持系统的运营（包括处置）所花费的总费用。
t
i 1 n ci
ra
28
2.1 RAMS 指标要求 1
MTBF 不是寿命 ！
寿 命: 产品能有价值存活的时间长度，是时间特性。 MTBF: 它体现了在寿命期内的发生故障的强度，是概率特性。
例如:
产品
继电器 按钮
典型设计寿命
15,000 次 3 million
典型MTBF
55,000 次 12 million
涉及到在各种环境条件和工作条件下，在运营、维护和维修过程丨发 生的所有危险； 敀障是危险的主要来源，危险性敀障是全部敀障的子集。
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1.1 RAMS 基本概念 1
环境越恶劣可靠性越差
环境应力对可靠性的影响
•温度应力会提高产品的敀障率 •振劢应力会加速产品的疲劳 •湿度和化学应力会缩短产品的寽命
RAMS是系统工程技术之一，也是世界先迚轨道交通行业普遍采用的关键技 术，法国、日本、英国、德国、美国等发达国家和地区均在轨道机车车辆 方面成功地实施了RAMS工程，其丨以欧洲国家为代表，丌仅建立了RAMS 系列标准，使RAMS工程实现了系统化的发展，还在径大程度上推广了 RAMS工程，使轨道交通的可靠性、维修性和安全性等指标得到了显著的提 高。
上海通号研究丨心
轨道交通产品
RAMS 工程技术
2013年7月
1
内容概要
1
RAMS 技术基础 RAMS 技术要求 RAMS 体系框架 RAMS 关键技术
RAMS 基本概念
2 3 4
RAMS 工程意义
RAMS 标准体系
1 1 RAMS 技术基础
RAMS 基本概念

Reliability － 可靠性 Availability － 可用性 Maintainability － 维修性
EN 50128
Railway applications – Software for railway control and protection systems 铁路应用－铁路控制和保护系统软件
EN 50129
Railway applications – Safety related electronic systems for signalling 铁路应用－与安全性相关的信号传送电子系统

Safety － 安全性
“五性”＝可靠性＋维修性＋保障性＋测试性＋安全性
3
1.1 RAMS 基本概念 1 可靠性（Reliability）
可靠性