故障树

中德诺浩汽车实训基地Sino-GermanKnow-howAutomobileTrainingBase汽车故障诊断新技术一、基于故障树的汽车故障诊断技术故障树分析法（FaultTreeAnalysis,简称法FTA）,是一种将系统故障形成的原因由总体至部分按树枝状逐级细化的图形演绎方法,是60年代发展起来的用于大型复杂系统进行可靠性、安全性分析和风险评估的一种方法是对复杂动态系统的设计、试验或使用中出现的故障进行分析的常用工具，故障树分析方法简单,概念清晰,容易被人们接受,目前已得到广泛应用。中德诺浩汽车实训基地Sino-GermanKnow-howAutomobileTrainingBase汽车故障诊断新技术在工程中的应用主要是：1、在设计中,应用FTA可以帮助设计者弄清楚系统的故障模式和成功模式，预测系统的安全性和可靠性,评价系统的风险；衡量元、部件对系统的危害度和重要度,找出系统或设备的薄弱环节,以便在设计中采取相应的改进措施通过故障模拟分析,可实现系统优化。2、在管理和维修中可进行事故分析和系统故障分析制定故障诊断和监测流程,寻找故障检测最佳部位和分析故障原因,完善使用方法制定维修决策,采取有效的维修措施,切实预防故障的发生。中德诺浩汽车实训基地Sino-GermanKnow-howAutomobileTrainingBase汽车故障诊断新技术美国”哥伦比亚”号航天飞机失事故障原因分析时,故障树分析法得到了极大应用。现在,故障树几乎应用于一切工业领域,人们还将故障树与其它理论和技术结合起来发展了大量新的分析方法,例如基于故障树的故障诊断方法、故障树可靠性数字仿真、故障树维修与维护系统等。故障树分析法用于汽车诊断,是根据汽车的工作特性和技术状况之间的逻辑关系构成的树枝状图形来对故障发生原因进行定性分析,并能用逻辑代数运算对故障出现的条件和概率进行定量分析。中德诺浩汽车实训基地Sino-GermanKnow-howAutomobileTrainingBase汽车故障诊断新技术故障树分析法的特点1、直观、形象。2、灵活、多用。它不仅局限于对系统可靠性做一般的分析,还可以分析系统的各种故障状态,可用于分析某些元部件故障对系统的影响,以及对导致这些元部件故障的特殊原因（如环境因素、人为操作或决策失误的影响）进行分析。3、多目标、可计算。由于故障树是由特定的逻辑门和一定的事件构成的逻辑图,因此,可以应用电子计算机来辅助建树、定性分析和定量计算。中德诺浩汽车实训基地Sino-GermanKnow-howAutomobileTrainingBase汽车故障诊断新技术故障树分析法的步骤（1）选择合理的顶事件、系统的分析边界和定义范围,并且确定成功与失败的准则。（2）建造故障树,这是FTA的核心部分之一,通过对已收集的技术资料,在设计运行管理人员的帮助下,建造故障树。（3）对故障树进行简化或者模块化。（4）定性分析,求出故障树的全部最小割集,当割集的数量太多时,可以通过程序进行概率截断或割集阶截断。（5）定量分析,这一阶段的任务较多,它包括计算顶事件发生概率即系统的点无效度和区间无效度,此外还要进行重要度分析和灵敏度分析。中德诺浩汽车实训基地Sino-GermanKnow-howAutomobileTrainingBase汽车故障诊断新技术建树步骤（1）熟悉系统：（2）确定顶事件：顶事件是系统最不希望发生的事件,通常一个系统有多个不希望发生的事件,这就应根据分析系统的要求,选择与设计!分析目的紧密相关联的事件为顶事件。（3）建造故障树:由顶事件出发,逐级找出导致各级事件发生的所有可能的直接原因,并用相应符号表示事件及其相互间的逻辑关系,直至分析到底事件为止。（4）简化故障树:当故障树建成后,还必须从故障树的最下级开始,逐级写出上下级事件的逻辑关系式,直到顶事件为止。并结合逻辑运算算法作进一步的分析运算,删除多余事件。中德诺浩汽车实训基地Sino-GermanKnow-howAutomobileTrainingBase汽车故障诊断新技术定性分析的常用算法故障树定性分析包括割集、最小割集和结构函数的确定等主要内容,最主要的任务是根据所建故障树求出它的最小割集。割集是指故障树中一些底事件的集合,当这些底事件同时发生时,顶事件必然发生。而最小割集是指若将割集中所含的底事件任意去掉一个就不再成为割集了,即导致正规故障树顶事件发生的数目不可再少的底事件的组合,它表示系统的一种失效模式,系统的全部最小割集就构成了系统的故障谱。中德诺浩汽车实训基地Sino-GermanKnow-howAutomobileTrainingBase汽车故障诊断新技术故障树的定量分析：（1）顶事件的发生概率在求得全部最小割集后,如果有足够的数据,则可以进一步作定量计算故障树的定量化内容主要包括三项求基本事件、顶事件发生概率的点估计值和区间估计值,以及它们上、下限值的近似估计系统失效率、失效频率和不可用度的近似值的计算,工程上的办法是采用动态树理论,重要度分析,改善系统设计。故障树的定量分析可以对系统的可靠性、可用性和安全性做出定量的评价,求顶事件的发生概率是故障树的定量分析的主要内容。目前,常用的方法有直接概率法和最小割集法。中德诺浩汽车实训基地Sino-GermanKnow-howAutomobileTrainingBase汽车故障诊断新技术故障树的定量分析举例：以某电机过热为顶事件来进行故障树分析过程说明,该电机的原理图如图1所示。在导线、接点都正常,而且无外力作用的条件下,选用电机发热为顶事件,则电机发热事件可能是由于电机被卡死或电机电流过大的事件造成的事件所造成而电机电流过大,只有在回路电流过大,而且在保险丝不起保护作用的情况下,才能发生；回路电流过大又是由于电源电压过高或电阻短路才会发生,因而所建立的电机发热故障树如图2所示。图1电机原理图中德诺浩汽车实训基地Sino-GermanKnow-howAutomobileTrainingBase汽车故障诊断新技术图2电机发热故障树中德诺浩汽车实训基地Sino-GermanKnow-howAutomobileTrainingBase汽车故障诊断新技术图一中的故障树共有四个基本事件,分别是电机卡死、熔断器失效、电源电压增高和回路电阻短路,相应用字母x1,x2,x3,x4表示各事件。根据割集的概念可以得到都是割集。为了求最小割集,用字母C1、C2分别表示中间事件电机电流大和回路电流过大,用TOP表示顶事件电机过热,根据上行法原理,根据故障树的逻辑关系来求最小割集。具体步骤如下：1,2,3,2,4,2,3,4,1,2,3,4xxxxxxxxxxxx中德诺浩汽车实训基地Sino-GermanKnow-howAutomobileTrainingBase汽车故障诊断新技术11(1)nTiiPPk概率计算公式：中德诺浩汽车实训基地Sino-GermanKnow-howAutomobileTrainingBase汽车故障诊断新技术图1液压制动失灵故障树其中各字母所表示的事件分别为：T1---制动失灵；E1---制动液有气泡，E2---系统泄漏，E3---制动空行程大，E4---制动器故障；X1---轮缸及油管内有气泡，X2---主缸皮碗处泄漏，X3---轮缸皮碗活塞处泄漏，X4---制动油管及接头处泄漏，X5---踏板自由行程长，X6---制动器间隙大，X7---主缸回油阀关闭不严，X8---制动鼓失圆、变形或有沟槽，X9---摩擦片有油污、硬化或铆钉外漏，X10---制动鼓与摩擦片接触面异常，X11----油管堵塞、碰撞变形。