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| 标准编号 | GB/T 21562.3-2015 (GB/T21562.3-2015) | | 中文名称 | 轨道交通 可靠性、可用性、可维修性和安全性规范及示例 第3部分:机车车辆RAM的应用指南 | | 英文名称 | Railway applications -- Specification and demonstration of reliability, availability, maintainability and safety (RAMS) -- Part 3: Guide to the application for rolling stock RAM | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | S04 | | 国际标准分类 | 45.060 | | 字数估计 | 51,546 | | 发布日期 | 2015-12-31 | | 实施日期 | 2016-07-01 | | 起草单位 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | | 归口单位 | 全国牵引电气设备与系统标准化技术委员会(SAC/TC 278) | | 标准依据 | 国家标准公告2015年第43号 | | 提出机构 | 国家铁路局 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 21562.3-2015
Railway applications - Specification and demonstration of reliability, availability, maintainability and safety (RAMS) - Part 3: Guide to the application for rolling stock RAM
ICS 45.060
S04
中华人民共和国国家标准
轨道交通 可靠性、可用性、
可维修性和安全性规范及示例
第3部分:机车车辆RAM的应用指南
(IEC/T R62278-3:2010,Railwayapplications-Specification
2015-12-31发布
2016-07-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅰ
引言 Ⅱ
1 范围 1
2 术语和定义 1
3 方法 1
3.1 总则 1
3.2 在机车车辆的生命周期阶段中涉及的实体 2
4 应用 2
4.1 应用的对象 2
4.2 GB/T 21562-2008的应用 2
5 规定RAM要求 3
5.1 概述 3
5.2 初步RAM分析 3
5.3 RAM要求 8
5.4 选择RAM指标过程 14
5.5 RAM规划 15
6 在生命周期期间RAM的保证 25
6.1 总则 25
6.2 投标阶段 26
6.3 设计阶段 27
6.4 举证阶段 28
7 LCC模型的RAM参数 30
7.1 总则 30
7.2 LCC模型概述 31
7.3 LCC模型的RAM参数 31
附录A(资料性附录) 分解结构(示例) 33
参考文献 47
前言
GB/T 21562《轨道交通 可靠性、可用性、可维修性和安全性规范及示例》分为三个部分:
---轨道交通 可靠性、可用性、可维修性和安全性规范及示例;
---第2部分:安全性的应用指南;
---第3部分:机车车辆RAM的应用指南。
本部分是GB/T 21562的第3部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分使用重新起草法修改采用IEC/T R62278-3:2010《轨道交通 可靠性、可用性、可维修性和
安全性规范及示例 第3部分:IEC 62278中机车车辆RAM的应用指南》。
本部分与IEC/T R62278-3:2010相比在结构上存在一定的调整,具体如下:
---增加了5.3.3.1“总则”编号,以消除悬置段,5.3.3下级子条款编号相应修改(见5.3.3);
---删除了“6.1RAM规划和生命周期的阶段”编号,第6章里的子条款编号做相应修改,原文没
有6.2与6.1并列,故删除以符合 GB/T 1.1-2009规定(见IEC/T R62278-3:2010的第
6章)。
本部分与IEC/T R62278-3:2010相比存在技术性差异,这些差异涉及的条款的页边空白处用垂直
单线(︱)进行标示。本部分与IEC/T R62278-3:2010相比存在的技术性差异及其原因如下:
---修改了图 1 中 “MKBF”,改为 “MDBF”(平均失效间隔距离,MeanDistanceBetween
---修改了可靠性参数中“MTTM”,改为“MTTF”,与表8保持一致性(见7.3,IEC/T R62278-3:
2010中7.3)。
本部分做了下列编辑性修改:
---修改了标准的名称;
---增加了公式编号;
---修改了货币单位,“”改为“$”,适应国内货币环境;
---修改图A.3为表A.1,修改图A.4为表A.2,以符合中文习惯;
---修改了参考文献。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。
本部分由国家铁路局提出。
本部分由全国牵引电气设备与系统标准化技术委员会(SAC/TC278)归口。
本部分主要起草单位:株洲南车时代电气股份有限公司。
本部分参加起草单位:同济大学、铁道部标准计量研究所、中国铁道科学研究院机车车辆研究所、南
车青岛四方机车车辆股份有限公司。
本部分主要起草人:邵志和、严云升。
本部分参加起草人:郭其一、赵天时、王华胜、徐春华、罗君。
引 言
在轨道交通领域内,GB/T 21562-2008规定了在通常情况下,整个轨道交通系统中生命周期内各
阶段一系列综合性工作。虽然GB/T 21562-2008附录中已给出一些样例,但在机车车辆方面该部分
实质上仅针对顶层级轨道交通系统。
机车车辆的RAMS特性(即长期工作运行性能)是整体性能的重要组成成分。机车车辆采购时,在
用户、运营者和主要供应商之间的合同条款中考虑了一些RAMS问题。目前,机车车辆的合同更加关
注运行失效对最终用户的影响、RAMS的经济和风险的考虑(即商业远景)。
生命周期费用可用于衡量客户需求满意度,并且这一指标有助于体现RAMS的商业价值。从经济
上考虑,生命周期费用方法体现了业主综合成本。RAMS要求对机车车辆生命周期费用的贡献是可评
价的。
从招标到运行、维护阶段,本部分主要集中说明采购工程设计和维护方面的工作和问题。应用本部
分有助于建立通用方法来获得机车车辆与时间有关的、不同的性能要求。
本部分仅论述GB/T 21562-2008在机车车辆RAM 部分的应用,同时在指南范围中陈述和阐明
了在GB/T 21562-2008中可能存在歧义的地方。
轨道交通 可靠性、可用性、
可维修性和安全性规范及示例
第3部分:机车车辆RAM的应用指南
1 范围
GB/T 21562的本部分为GB/T 21562-2008规定的从邀标/招标到运营验证等系统整个生命周期
活动中机车车辆的RAM要求的应用提供指导。
本部分适用于机车车辆(含动车组)的用户/运营者和主要供应商,主要规定了下列内容:
---机车车辆的用户/运营者负责完成的工作:
• 详细说明RAM 需求,从最终用户需求、服务可用性和经济性方面来规定运营类型;
• 评估不同的投标者,根据规定的RAM文档,在共同的基础上来评估RAM的需求;
• 在设计/开发阶段,通过逐步详细检查RAM活动执行过程中输出的、规定的RAM文件,
确认机车车辆是否满足RAM要求;验证交付的机车车辆满足规定RAM的需求。
---机车车辆的主要供应商负责完成的工作:
• 了解用户/运营者对RAM的需求;
• 在投标时,提供真实的业绩,通过执行初步的RAM 分析展示其提供的产品能满足RAM
需求;
• 在设计/开发阶段,提供真实的业绩,通过执行详细的RAM 分析展示其所提供的产品能
满足RAM需求;
• 举证交货的产品满足RAM需求。
对于LCC模型,本部分仅规定了所必需的关键RAM参数。
本部分不包括下列内容:
---与不同的RAM需求相关的RAM数值(但5.4提供简单的活动导则以便更深入的决策和选
择适当的数值);
---具体的RAM文档和活动(但本部分给出了记录RAM 分析输出的典型数据和文件模板的示
例)。
2 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
2.1
部件号 partnumber
通常由主要供应商规定的字母与数字并用的代码,用于标识具有相同形式、安装和功能特性的系列
产品。
3 方法
3.1 总则
为确定GB/T 21562-2008的需求和这些需求的基本条件,对于生命周期的每个阶段应解决下列
问题:
---WHAT:要求执行的活动/工作和应产生的支持文档;
---WHO:这些活动/工作的负责者;
---HOW:宜使用的方法或工具。
本部分按照此流程开发,并根据应用结构来具体使用。
3.2 在机车车辆的生命周期阶段中涉及的实体
与轨道交通系统相关的组织和管理结构有关,机车车辆生命周期阶段中可包含许多执行不同功能
的实体。合同中实体主要分为用户和供应商。
识别相关联部分的所有实体和检查这些实体负有的职责,可按用户和供应商的关系来分配,典型示
例见表1。
表1 可能的职责分配
组织 供应商职责 用户职责
机车车辆的主要供应商 √
机车车辆的子供应商 √
机车车辆的运营者 √
机车车辆的拥有者 √
机车车辆的维护者 √ √
4 应用
4.1 应用的对象
本部分适用于机车车辆所属的子系统、组件、部件(按边界限制区分)。
本部分适用于轨道交通主管部门及其支承工业[见GB/T 21562-2008中第1章列项c)],并适
用于:
---新造机车车辆;
---改造/翻新的既有机车车辆。
本部分中仅涉及上述两大类产品的一般性术语“系统”,包含机车车辆完整序列“系统、子系统、零
件”或整个机车车辆自身的细分结构。
4.2 GB/T 21562-2008的应用
4.2.1 GB/T 21562-2008应用的评估
根据GB/T 21562-2008中5.3的规定,以及生命周期中不同实体的职责,下列条款给出了应完成
的主要活动。
根据GB/T 21562-2008中5.3.2的规定,对机车车辆(待开发系统)需求的评估应由轨道交通主管
部门规定;而且依据 GB/T 21562-2008中5.3.4,评估应:
a) 规定应用阶段并完成下列工作:
---验证与GB/T 21562-2008要求的一致性;
---规定机车车辆(待开发系统)强制性的活动/需求,包括:
1) 每个需求的范围;
2) 每个需求所需的方法、工具和技术以及这些应用的范围和深度;
3) 每个需求所需的验证/确认活动及其应用的范围;
4) 输入/输出文件。
b) 确认活动与GB/T 21562-2008要求的任何偏离。
c) 证明所选择的工作对考核系统的适用性。
用户和主要供应商应提供文档证明以上要求得到满足。在主要供应商提出限制的方面,应由供应
商与用户协商一致。RAM规划应包括这些文件。
4.2.2 GB/T 21562-2008应用的强制性要求
下列要求有助于GB/T 21562-2008的正确应用。GB/T 21562-2008中5.3.5关于RAM的强制
性要求包括:
a) 协商确定各个阶段的所有RAM工作的职责。
b) 确保参与RAM工作相关人员的胜任能力。
c) 建立并且实现一个RAM规划,应识别和管理下列各项:
1) RAM和安全性工作之间的冲突;
2) 所有RAM分析的细节,包括分析活动的深度。
d) 确认执行GB/T 21562-2008要求的企业活动得到符合GB/T 19001系列要求的质量管理系
统(QMS)支持。
e) 建立并且实现一个合适的、有效的配置管理系统,至少包括:
1) 所有系统文件;
2) 所有其他系统的可交付性。
用户和主要供应商应在自身职责范围内提供文件证明实现上述强制性要求。RAM规划应包括这
些文件。
5 规定RAM要求
5.1 概述
本章的目的是建立机车车辆及其所属的子系统、组件、部件(按边界限制区分)的 RAM 要求的
流程。
本章进一步阐述GB/T 21562-2008中6.1、6.2、6.4和6.5中描述的系统生命周期第1阶段、第
2阶段、第4阶段和第5阶段要求。
系统定义过程应首先收集有关考核的机车车辆的所有可用数据和相关信息。
最终目的是通过对所有收集的信息进行适当的分析并进行结构化的组织,从而导出RAM的指标。
5.2 初步RAM分析
5.2.1 总则
本条款补充说明GB/T 21562-2008中6.1.3.4、6.2.3.1、6.2.3.2、6.4.3.1和A.2。
初步RAM分析应确定机车车辆的工作环境和运营条件,认可基于全部RAM要求的基本概念。
分析包括:
---类似系统的复核:创建一组类似的、既有的机车车辆清单,抽取合适的RAM相关的信息;
---初步系统分析:复核所有相关的可用机车车辆文档,以便初步定义整个系统结构、任务概要和
认可系统失效的条件。
定义全部RAM规范要求应参照初步RAM相关活动交付的结果,包括:
---RAM要求;
---验证和验收的判据;
---RAM规划要求。
5.2.2 初步RAM分析活动
5.2.2.1 总则
初步RAM分析活动应调查所有可能影响机车车辆RAM性能的相关文件,识别所有功能要求。
初步RAM相关活动最终的可交付结果为:
---系统确认:应确认机车车辆的边界限制、运营条件、功能、接口、系统分解结构、后勤和维修
条件;
---失效条件:应识别和分类机车车辆的失效,以便定义适当的需求。
5.2.2.2 系统确认
本条款描述了如何识别机车车辆主要特征(见GB/T 21562-2008中A.2)。
通过执行确认流程,验证机车车辆是否被正确分析、所有影响RAM性能的因素是否被识别。
机车车辆主要特征规定了机车车辆完成任务所需的条件,并用于:
---定义机车车辆RAM要求;
---分析和测试,证明在生命周期各阶段的每个具体应用满足的RAM要求。
机车车辆主要的特性和特征应包含任务概要、线路概要、运营条件、环境条件和维修条件(包括后勤
保障),下面列出各项包含的要点:
a) 任务概要:
1) 参考线路;
2) 商业运营速度(运营距离/工作时间);
3) 日车平均里程;
4) 两次整备间的平均里程;
5) 每年运营时间或里程;
6) 每年运营时间或里程的费用;
7) 日待用时间;
8) 日空闲时间(机车车辆既不运营也不待用的时间);
9) 预计使用的总时间(以年计的预期寿命)。
b) 线路概要:
1) 参考线路相关的隧道数;
2) 参考线路相关的高架桥数;
3) 隧道的累积里程;
4) 包括高架桥在内的地面的累积里程;
5) 线路的坡度和曲线及相关长度。
c) 运营条件:
1) 与设备在给定的日运行周期中上电时间有关的平均速度(累积距离/该周期中设备上电的
时间);
2) 设备在给定的日运营时间内上电的时间(该参数可以定义到每个设备,但通常按照设备的
种类来定义);
3) 牵引运行的时间;
4) 电制动有效的时间或时间的百分比;
5) 压缩机运行时间;
6) 压缩机启动次数;
7) 每个电压在接触网上出现的时间;
8) 列车组工作的时间(在运行或待用时);
9) 在制热模式和制冷模式,采暖通风和空调制冷的时间;
10) 平均速度和最大速度;
11) 使用多单元的可能性;
12) 成对联挂操作的总时间;
13) 联挂和摘挂频度;
14) 机车车辆的内部温度范围;
15) 机械条件(冲击和振动);
16) 电气条件(供电);
17) 电磁兼容性(列车对列车或系统对系统的EMC);
18) 信号接口(如车载和轨旁);
19) 人机工程学。
d) 环境条件:
1) 外部空气温度(OAT);
2) 最高海拔;
3) 太阳辐射;
4) 湿度;
5) 风和压力波;
6) 水和降雨量;
7) 污染物和致污物;
8) 抗腐蚀的能力。
e) 维修条件:
1) 制定维修计划(包括最小的预防性维修间隔、按维修间隔同时工作所需的最多人员数、完
成维修间隔工作所需的最大停用时间等);
2) 维修场所的数量、位置和说明;
3) 在维修场所的标准设备、工具和资源的说明。
5.2.2.3 分解结构和边界限制
5.2.2.3.1 总则
机车车辆的分解结构是识别进程最重要的基线。建立机车车辆的分解结构,将为所有的活动和分
析提供清晰的参考概略,并支持整个生命周期的RAM规划。
通常,分解结构的工作内容是建立系统的边界:对系统采用适当的分解级别,列出所有属于机车车
辆的子系统,并确定机车车辆不同的子系统之间存在的关系。
RAM分析可采用两种方式:
---功能分解;
---物理分解。
功能分解常用于执行初步的重要分析。功能的最终分级用于确定功能失效模式的因果关系,而下
一物理分级用于列出关键的子系统。
物理分解常用于执行可维修性分析。分解的最终分级是在线可更换单元(LRU),定义见5.5.4.4。
这一分解也可称为后勤分解结构。
5.2.2.3.2 建立物理分解结构的公共规则
分解结构的分解流程应逐级划分各个层级,并确定所有子系统及其功能关系。
分解流程采用分层方式,按从上至下的流程对作为考核系统的机车车辆进行分级。
系统的每个层级的子系统可成为下一级的考核系统,如有必要可进行更低层级的分解。
可采用多种方法和工具用于建立分解结构。RAM应用的分解结构宜遵循下列原则:
a) 避免采用过多的层级(宜为3级或4级);
b) 沿着层级分支确定的最终子系统应是LRU;
c) 对相同子系统强制使用相同的术语和定义;
d) 确保用每个子系统的所有设计文件(图样、大纲、图表和规范等)使用相同的术语和定义;
e) 在分解结构首次发布之后避免连续的修改;
f) 避免使用含糊或不清晰的定义。
5.2.2.3.3 确定物理分解结构的数据
为了识别机车车辆和所有的子系统、组件和部件,每个分解结构应显示在同一组图样、图表和功能
框图中,应至少明确:
---分解结构中子系统之间的所有关系;
---不同的系统、子系统、组件之间的功能界限。
最小数据集常用于描绘和管理分解结构。
这类数据是在生命周期期间实行不同分析的基线。
每个分解结构标题的最小数据集见表2,描述分解结构的最小数据集见表3。
表2 描述分解结构标题的最小数据集示例
主题 详细说明
机车车辆 编码ID或机车车辆的定义
文档号 文档代码
版本号 文档的版本识别号
日期 该版本文件对应的日期
页码/总页数 页码/总页数
编制 作者的姓名
文件名 文档的文件名
表3 描述分解结构的最小数据集示例
主题 详细说明
代号 产品分解的层级代号
描述 产品的描述
数量 在更高层级的产品中考核产品的数量
部件号 产品的部件代号
注1:当产品已定义时,宜在分解结构使用数量信息。
注2:合适时,对分解结构的每个产品推荐使用部件号。
附录A给出了分解结构的示例。
5.2.2.4 失效条件
本条款补充说明GB/T 21562-2008中4.5.2.2和6.4.3.2。
轨道交通运输中机车车辆可遇到的通用失效种类分为:
---重大(停车)失效;
---重要(运行)失效;
---次要失效。
表4为GB/T 21562-2008已指明的失效种类,并以机车车辆应用术语来定义。
表4 RAM失效种类
失效种类 定 义
重大(停车)失效 产生导致阻止列车运行、大于规定时间的晚点、超出规定费用的失效
重要(运行)失效
---整修后系统性能方可达标的失效;
---不导致晚点或不超出重大失效中规定的费用最小阈值的失效
次要失效
---不影响系统获得规定性能的失效;
---不符合重大失效和重要失效标准的失效
对于机车车辆及所属的子系统、组件和部件,失效种类的进一步定义如下:
a) 重大(停车)失效包括:
1) 延误并且超出规定的时间;
2) 列车在线上停运;
3) 列车不具备投入运行条件;
4) 列车退出运行;
5) 花费超出规定的阈值。
b) 重要(运行)失效包括:
1) 延误但少于规定的时间;
2) 丧失特定功能或性能阈值降低到可接受水平之下;
3) 花费少于规定的阈值。
c) 次要失效是在机车车辆上发生的、不属于重大或者重要失效但导致维修工作的失效,即该失效
没有对运行产生影响。
对于上述提到的失效定义,用户宜声明:
---重大失效和重要失效延误的时间,以分钟(min)计;
---重大失效和重要失效的......
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