RAMS在產業化過程中的應用實踐
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摘 要：文章從RAMS的角度對軌道交通信號產品的產業化設計、工藝、生產過程進行了詳細剖析，將產品的可靠性、可用性、可維護性和安全性目標分解到了每一個螺釘的安裝、每一根布線、每一枚端子的壓接等細節工作中，為產業化項目如何開展RAMS工作提供了思路。
關鍵詞：產業化；可靠性；可用性；可維護性；安全性
中圖分類號：U264 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）21-0177-02
Abstract： In this paper， the industrialization design， technology and production process of rail transit signal products are analyzed in detail from the point of view of RAMS. The objectives of reliability， availability， maintainability and security of the product are put into the installation of each screw， the wiring of each line， the crimping of each terminal and other details， which provides an idea for the industrialization project as to how to carry out RAMS work.
Keywords： industrialization； reliability； availability； maintainability； security
1998年，歐洲電工標準化委員會批準了應用于鐵路行業的RAMS標準-EN50126《Railway applications -The specification anddemonstration ofReliability， Availability，Maintainability andSafety （RAMS）鐵路應用-可靠性、可用性、維修性和安全技術要求和說明》。2008年，我國發布了GB/T21562-2008《軌道交通 可靠性、可用性、可維護性和安全性規范及示例》，該標準成為我國軌道交通信號產品進軍國際市場必須遵循的重要標準。隨著2025制造業大國目標越來越近：雅萬線、莫喀線、匈塞線等海外項目越來越多，為了高鐵這張中國名片在國際上越擦越亮，對產品RAMS特性的重視程度越來越高。常說RAMS是設計出來的，IRIS體系文件也更偏重于對自主研發產品設計過程的指導，產業化過程著墨甚少，但再好的設計也需要同樣出色地產業化環節來保證產品質量。本文將以樹形圖的方式對鐵路信號電子產品產業化工作進行分解，并講述在底事件中是如何融入產品可靠性（R）、可用性（A）、可維護性（M）以及安全性（S）的。
西信公司的產業化產品，多以一個或幾個功能機柜和外接設備組合的形式構成。一般由系統設計單位完成板卡設計、系統、子系統、設備、裝置等設計，西信承擔機械結構設計、生產工藝設計、生產、測試、老化、CRCC審核、認證等工作。
1 柜體
首先是布局，出線的方式（上出線還是下出線）決定了柜內設備排布的順序?？紤]到可靠性（R），應將濾波器布置在總電源入口，盡量縮短濾波器前極電線長度，降低前極雜波對后極電路的干擾，節省柜內布線空間；從可用性（A）的角度考慮，需要現場操作的機籠或組合不應布置的太高，近年來車站機械室內所使用的機柜因為整齊度的考慮，高度逐漸向無絕緣軌道電路機柜看，齊達到2350mm，大大超過了正常人伸展手臂高度。如果布置的太高不便于日常觀察、操作，甚至在電務人員腳踏不穩的情況下會造成安全隱患（S）；同樣，過于沉重的設備（如：UPS）也不適于布置的太高，它會造成整個設備重心不穩，而且UPS、電源類設備現場更換頻率較高，位置太高會提高維護（M）工作的難度。
其次是浮地與接地，2006年鐵道部頒布了鐵運【2006】26號文件，即《鐵路信號設備雷電及電磁兼容綜合防護實施指導意見》，將信號設備防雷及電磁兼容要求提高到了一個新的高度。浮地與接地是提高設備這一性能的主要方法。多種計算機聯鎖設備機籠都有浮地要求，為達到這一要求需要解決好：機籠法蘭與立柱之間的絕緣、托盤與機籠間的絕緣、機籠與上下補板間的絕緣三大問題。可靠（R）的機籠法蘭與立柱之間的絕緣需要三層絕緣材料防護，第一層絕緣板位于機籠法蘭與立柱之間，隔絕兩者金屬面接觸；第二、三層絕緣板位與立柱的背面，中間鑲嵌固定機籠的螺母；螺釘整體套裝在絕緣材管中保證了螺紋與立柱孔沿絕緣、螺釘帽底面與機籠法蘭絕緣；三層絕緣板另用沉頭螺釘、螺母夾緊，保證拆卸機籠時不會散開。托盤與機籠間的絕緣可靠性通過兩者間絕緣墊具備足夠的厚度、絕緣墊與托盤的連接使用沉頭螺釘且避開機籠金屬梁、側板下沿等位置防止尖端放電來實現。有的機柜電源模塊與機籠間使用匯流排供電，為防止意外搭接，一般都會用熱縮管對匯流排進行保護，可是現場增加接線時就出現了難題：熱縮管遮蓋了預留螺孔，這就需要提前做好預留孔位標識，增加可維護性（M）。另外，機柜內部設備堆疊、電纜密布，如果結構零件邊緣存在金屬毛刺，很可能會劃傷維護人員或對電線外皮造成危險（S）。
2 機籠與組合
機籠或組合是機柜中一個個單獨的模塊，可維護性（M）十分重要，PCB板是否容易更換是問題的關鍵。以某型計算機聯鎖防雷分線組合為例：
每塊防雷分線板組由6顆長螺釘穿過管狀尼龍支架固定在金屬組合框背梁上，上面兩顆、中間兩顆、下面兩顆。安裝時需要先將帶好平墊的長螺釘穿過PCB板，再穿過PCB板后的管狀支架，最后穿過組合框背梁安裝孔帶上平、彈墊緊固螺母?？墒乾F場更換防雷分線板組時，不允許將整個防雷分線組合拆下，分線板組排布緊密，每兩個組合間僅有1U空間用于電纜走線。不要說看不到背梁孔，就是隔著電路板將長螺釘穿過管狀尼龍支架也是極為棘手，特別是先裝上的螺釘會限制電路板反轉角度，中間的兩個螺釘安裝難度最大，更換十分困難。 電源端子組合的可靠性（R）直接影響整臺設備是否可用，選擇質量過硬的接線端子是其質量保證，但如何選對、用好，就是對產業化工作者的考驗了，例如：端子排中誤把端板當隔板使用的情況，端板高度與端子片相同，隔板相對要高出一些，卻能有效防止多股軟導線散逸的金屬絲搭接入相鄰端子造成短路。另外，鐵路信號設備一般距離軌道較近，過車時的震動不可避免。雖然振幅不大，但對于一些過車頻繁的車站經年累月的震動還是會導致螺釘緊固式接線端子導線松脫、電路接觸不良，針對這一問題籠式彈簧端子會是更好的選擇。如果能夠參考國家導線外皮顏色標準選擇相應顏色的接線端子片，更能有效提高設備現場的可維護性（M），因為現場維修時光線不足、視覺角度不好、時間緊迫等因素極易導致接線錯誤造成短路。
3 板卡
PCB板是板載元件發揮功能的平臺，其自身可靠（R）的重要性毋庸置疑。產業化過程中使用的軟件應保持與PCB設計軟件（包括版本）一致，防止因軟件、版本不同（不完全兼容）導致的中間層遺漏、元件丟失或偏離原來位置等問題。運輸包裝應要求干燥、密封，避免受潮、變形。
元器件是板卡質量的關鍵，除了元件自身質量，是否密封包裝、出廠時間是否小于三年、濕敏元件存儲條件等也是可靠性（R）的決定因素。良好設計的附件能有效提高元件可用性（A），例如：板卡上的插裝發光二極管管腳需要根據面板開孔位置變形，光源指向、二極管高低都會因手工作業有所不同。如果選用對應型號燈座既整齊美觀又可以減少管腳絕緣、變形兩道工序降低成本。另外，為了保證產品長期可維護（M）應選擇產品供貨周期有保障的品牌或能互相替換的型號。
貼片、焊接是電路板生產的重要環節：鋼網厚度是否合適；是否會造成虛焊、假焊；是否會產生錫珠將直接影響電路板可靠性（R）。而錫鍋的溫度、元件耐受溫度范圍常常是電路板可用性（A）的重要因素。
4 集成
組裝是設備集成中一道重要工序，而選擇可用性（A）高的緊固件是優化組裝工序的先決條件。復合、防脫落螺釘組減少了安裝平墊、彈墊工序提高了工作效率、節省了人工、工時，現場維護拆卸時螺釘、平墊、彈墊、不易散落，避免了由此導致的電路短路風險，具有極高的可維護（M）性。安裝多個螺釘固定的機籠、組合或面板時，不能一次將一個螺釘緊固到位，應按對角順序依次調整、逐漸緊固，這樣才能避免受力不均勻，保證可靠（R）安裝。設備的組裝為保證可拆卸更換，緊固螺釘時螺釘應與螺孔徑向一致，遇阻時應退出、查明原因，切勿硬擰導致螺紋損壞。
布線需要預先設計，濾波器前、后極導線分開；交、直流導線分開；電源線與信號線分開；三相線顏色分開；光纖折彎半徑適度；電纜安裝禁錮夾，避免焊、壓接頭受力和適當的長度預留是保證電路可靠性（R）、可維護性（M）的重點。壓接時，端子拉拔力是否達標；焊接端子、插針是否可靠；導線、連接器通流量是否滿足要求；冷壓頭、導線、接線端子是否匹配將決定設備運行的可靠性（R）。
5 測試
測試是產品生產的最后環節，電子產品測試分為單板測試、整機測試和老化三個步驟。對于單板可靠性（R）而言，不僅要注重產品的測試記錄、測試結果、追溯條碼，測試工裝的可靠性更為重要，編制檢測方法、制訂定期效驗計劃是其可靠性的有效保障。整機測試前需要編制測試大綱，明確測試方法、步驟、測試設備、測試環境等要素，特別是測試環境，溫度、適度、震動、周圍有無金屬物、電磁干擾、測試人員資質等因素直接決定測試結論是否有效。老化是保障設備運行可靠性的有效手段，老化時間與老化溫度應符合該產品標準或技術條件，如需使用提升溫度的方法縮短老化時間也應有科學依據。老化前后都應進行測試，記錄測試結果。
6 結束語
總之，RAMS工作是一項實踐性很強的工作，需要在實際工作中不斷摸索、總結，把RAMS思想融入產品產業化工作的一點一滴中。
參考文獻：
[1]董錫明.軌道列車可靠性、可用性、維修性和安全性（RAMS）[M].中國鐵道出版社，2009.
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