浅谈地铁安全门系统的可靠性、使用率、可维护性及安全性(RAMS)
时间：2021-04-06 08:00:51 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘 要：地铁安全门系统是城市轨道交通地铁站台上把轨道空间和站台侧空间隔离开来的装置，可以创造安全、舒适的候车环境，并具有减少能耗，节约能源的功能。而在安全门的整个使用周期中，最重要的也是最不可忽视的，就是系统的可靠性、使用率、可维护性以及安全性（简称“RAMS”）
关键词：地铁安全门；可靠性；可维护性；安全性；RAMS
使用一整套科学、有效的综合管理程序来管理系统整个生命周期的RAMS，可以使系统在安全上达到可以接受的水平；可以在事故发生之前及时地识别、分析和评价系统的危害, 把这些危害消除或控制到允许的水平, 以使系统能够正常运行或保证安全。
1.系统可靠性
1.1可靠性预测
在地铁安全门系统投入运行之前，将对其进行可靠性预测。可靠性预测分析将提供系统如下的可靠性特点：
●基本可靠性 – 基于系统一系列可靠性模型，为系统内部故障提供一种逻辑维护需求测量方法。
●功能可靠性 – 系统内部所有直接影响系统功能的故障组合，并且这些故障通过设备、子系统可以进行探测。
功能性故障包括：
1)安全门系统或功能设备故障（丧失功能）
2)安全门不能正确开/关门
3)安全门初始化或报警故障
安全门功能性故障不包括：外部系统或外部设备的输入故障（例如，电源和输入信号故障），以及不影响安全门系统操作的内部故障（例如，报警指示故障）。
安全门系统功能可靠性将以平均无故障周期（MCBF）来衡量，公式如下：
基本可靠性预测是以安全门系统内所有部件的一个简单的连续故障模型为依据。系统发生故障（包括没有明显的系统级影响的故障）后，基本可靠性可提供满足维修要求的措施。因此，系统的基本可靠性推算没考虑冗余。
1.2可靠性增长管理
1）可靠性增长管理包括但不限于说明需要接受测试之系统/子系统，测试时程表(由原型开发期至施工期〉、建议测试方法、时期及可接受标准等。
1.2.1可靠性和实用性报告
可靠性和实用性报告是可靠性开发活动的总结，并作为系统保证报告的一个有机组成部分。报告的目的是表明已采取实质性措施来保证系统高可靠性和高实用性，并且完全满足用户需求。
1.2.2可靠性关键项列表
可靠性关键项列表由可靠性预测分析的结果产生，FMECA任务识别所有部件，装配和设备，这些对可靠性和可用性的确切级别的性能和维护都是很关键的。
1.2.3可靠性措施
设备在设计时必须采用高可靠性措施，包括但不限于利用如下技术以降低系统故障率和有关影响正常运行的随机故障率：
（1）使用已证明具有高可靠性、高稳定性、高环境适应性的知名品牌高品质元器件。
（2）检测校验过程要有足够的频度，使类似或等同故障在二次检测之间不会发生。
（3） 安全门应经历一段可靠性稳定期。可靠性稳定性可通过安全门运行周期提高。在投入服务开始前，每扇门应循环运行2,000次来增加可靠稳定性。
（4）冗余措施
a）在软件部分，凡涉及到系统安全可靠运行功能的，在设计时都必须具有完全冗余的方案。
b）驱动电源和控制电源中的整流模块数量采用冗余方案。
c）在后备电源蓄电池设计和计算数量上，必须采用冗余方案。
电机上的安全继电器作为电机安全释放开关，通过强迫的接触力，继电器始终被监视着。继电器通过两个微处理器控制，这就阻止了电机由于错误的“开门命令”而运行。同样，锁门继电器也由两个微处理器控制。使用两片处理器保证了可靠性，这就意味所有与可靠性相关的功能都是通过冗余的方式处理。
2.系统使用率
2.1安全门系统使用率应不小于99.95%
安全门系统可用性分为运营可用性和固有可用性。
运营可用性
平均维修时间（MTTR）包括：诊断时间、维修/更换时间、现场测试和调整时间，但不包括响应和后勤延迟时间。
平均停机时间（MDT）是平均维修时间（MTTR）和响应时间的总和。响应时间不超过30分钟，平均停机时间（MDT）从出现故障信号时起，不超过60分钟。
3.系统可维护性
3.1可维护性措施
产品设计应最先考虑最少的调整和预防性维护，以及运行维护；因此，要做到有故障隔离及诊断措施，以减少设备修复时间、维护材料和人工成本；制定合理的维修/更换方法、在线维修及维修支持设备，减少停机时间，电子设备维修到板级，并提交维护手册。
根据地铁系统要求较高的运行率和极低的运行故障的运行特点。产品设计包括故障隔离及诊断措施，以减少设备修复时间、维修材料和人工成本，通过使用简单的专用工具制定合理的维修/更换方法，在线维修措施确保的情况下减少停机时间。还要将电子设备维修到板级。
具体办法：
a.为保证列车的正常运行和维修人员的安全，所有维修工作均可在站台侧完成，每一对滑动门均可以系统隔离，进行单独维修而不影响整线工作。
b.安全门系统的主要部件：滑动门、固定门、应急门、端门、门槛、装饰板、顶箱以及内部门机部件等均设计为可拆卸形式，以使维修方便快捷。
c.电源设备和控制设备内所有的元器件均选用模块化产品：电源柜内选用整流模块、监控模块、主控柜（PSC）内选用模块化的处理器和通讯接口单元，远方报警盘（PSA）选用模块化的人机界面和I/O接口，门机方面选用模块化的滑动门控制器（DCU），以此可以保证系统的快速维修。
3.2可维护性分析任务
1）预防性维护分析：
通过预防性维护分析（SMA）来评估预防性维护的需求，以确保满足系统整个服务周期可靠性需求。SMA的结果将用来开展安全门系统预防性维护计划、表面检查、测试和更换“到期”的零部件，以最终满足系统可靠性的需求。
2）安全门系统的一般性清洁：
预防性维护分析（SMA）不包括平时的安全门系统的清洁工作，类似工作的周期性是由各个车站的环境决定的，一般情况下一个清洁工人将在1.5小时内完成安全门系统站台侧的玻璃和踏板的清洁。在轨道侧的清洁工作将耗时1个小时，工作需要在专用的清洁车的配合下完成，尤其轨道侧的清洁保养工作，工作人员需要具备防护措施并在一定的管理程序下工作。
3.3可维护性报告
可维护性报告将为所提供的安全门系统完全满足可维护性的需求提供必要的证明，是系统保证报告必不可少的组成部分。
4.系统安全性
4.1危害分析报告
危害分析须在安全门系统层面上实施，并出具危害性分析报告。分析内容应包括：
（1） 识别可能出现的危害。
（2） 评估危害的严重性。
（3） 确定安全门系统的安全性鉴定条款。
（4） 确定现有的保护措施或对新的保护措施的需要，对技术安全性条例进行说明。
（5） 危害分析应由上至下（演绎法推理的）的方法，以典型的事故列表为基础。
4.2安全性设计
针对安全性设计，其分析内容及重点设计内容应包括：
（1） 对安全性重要功能障碍的确认。
（2） 针对机电设备的安全性重要款项列表 (安全性标准)。
（3） 对电气和和电子设备的系统进行安全性分析，分析包括电子板卡的安全分析和特殊处理、电源系统的防雷设计、蓄电池组的防短路设计等方面。
（4） 一级故障不会导致严重的或灾难性的危害。但是，一些一级机械故障将导致功能上的严重故障（例如：安全门完整性受到损害，无法锁紧安全门）。所有的单点故障将加入安全性标准。
（5）系统安全性分析必须包含系统设计的安全性准则，并说明对系统安全的影响，同时要求任何一个导致非安全条件的故障或故障组合，其表现出的发生概率应小于10E－11次每工作小时。
4.3安全门系统的安全特性
安全门系统设计包含一组安全特性，它们包括对下面重要的信号采用硬线、无源、双切回路进行连接：
●远程门允许信号——信号系统至DCU
●门关闭和锁紧回路——门道至信号系统
●门关闭和锁紧回路监控所有的滑动门和应急门——检测到任意一个门的打开都使门关闭和锁紧信号传到信号系统，使信号系统知其有误，使站台的列车停止或阻止列车离开 (通过信号系统)
●每一个门关闭和锁紧回路的正确操作由门机控制器不断地监控——所有的矛盾和错误都被记录
●任意滑动门不能实际的锁紧，都将使门关闭和锁紧信号起作用，直至门完全和正确的关闭
●每一个滑动门都有障碍物检测，当障碍物被检测到时，两边的门体停止前进且后退一段距离使障碍物被松开，延时一段时间后滑动门继续关闭
5.结论
随着安全门系统不断的向前深化发展，RAMS是保障安全门功能以及外观多样化的首要前提，在未来地铁安全门系统的设计、安装和维护中，做好RAMS将是保障设备系统稳定运行的重中之重。
参考文献
[1]《地铁设计规范》(GB50157-2003)
[2]《城市轨道交通站台屏蔽门》（CJ/T236-2006）；
