導(dǎo)言：作為寫(xiě)作愛(ài)好者，不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇故障樹(shù)分析法，它們將為您的寫(xiě)作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

中圖分類(lèi)號(hào)：U47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1南京產(chǎn)BRW400/31.5、BRW200/31.5液泵故障分析

1.1泵的某一吸液閥或排液閥卡住

由于長(zhǎng)時(shí)間使用疲勞過(guò)度或銹蝕嚴(yán)重都可能導(dǎo)致彈簧斷裂。吸排液閥的彈簧軟或短及卸載閥壞都可以導(dǎo)致沖擊過(guò)大使閥錐斷裂。其次由于閥錐質(zhì)量問(wèn)題，熱處理時(shí)硬度超過(guò)規(guī)定硬度也容易造成閥錐斷裂。

1.2自動(dòng)卸載閥主閥閥芯卡住不能動(dòng)作

這一原因和人為因素有很大關(guān)系，由于沒(méi)有定期更換易損件如滑套內(nèi)的密封圈用的過(guò)久不更換，閥芯使用的太久磨損嚴(yán)重都能導(dǎo)致主閥閥芯卡住不動(dòng)作。

1.3高壓過(guò)濾器阻塞

主要原因是吸排液閥上破損的密封圈進(jìn)入過(guò)濾器內(nèi)。或由于長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有使用濾芯導(dǎo)致慮芯銹蝕嚴(yán)重，高壓過(guò)濾器阻塞。

1.4自動(dòng)卸載閥下部推動(dòng)活塞卡住不動(dòng)作

其原因是復(fù)位彈簧折斷或沒(méi)有復(fù)位彈簧，推力活塞磨損嚴(yán)重，組裝不得當(dāng)或?qū)蛱酌芊饷撀鋵?dǎo)致導(dǎo)向套有毛刺。

1.5自動(dòng)卸載閥主閥不起作用，先導(dǎo)閥出液小孔堵住

由于看泵人員不細(xì)心，液箱蓋沒(méi)有隨時(shí)關(guān)閉，掉入雜物使液箱內(nèi)液體變臟，堵住出液小孔。由于質(zhì)量問(wèn)題如開(kāi)膠掉底。或沒(méi)有定期更換清洗吸液過(guò)濾網(wǎng)，使小雜物進(jìn)入先導(dǎo)閥堵住先導(dǎo)閥出液小孔。

1.6液箱內(nèi)液位低

液箱內(nèi)液位低泵不能吸進(jìn)工作液導(dǎo)致不能排出高壓液。由于泵箱內(nèi)沒(méi)有及時(shí)加入乳化液或由于泵箱開(kāi)焊漏液。

1.7卸載閥未關(guān)閉

在有手動(dòng)卸載閥的泵上如果手動(dòng)卸載閥未關(guān)緊，導(dǎo)致自動(dòng)卸載閥不工作，在壓緊螺套未壓緊的情況下卸載閥也不關(guān)閉。

1.8吸液管截止閥未打開(kāi)

這一原因主要是截止閥損壞根本打不開(kāi)或截止閥在打開(kāi)的位置上實(shí)際是關(guān)閉的。

2乳化液泵站故障樹(shù)的定性分析

對(duì)乳化液泵站進(jìn)行定性分析的主要目的就是找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能的故障模式，即弄清系統(tǒng)（或設(shè)備）出現(xiàn)最不希望發(fā)生的事件（故障）有多少種可能性。

如果故障樹(shù)的某幾個(gè)底事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，將引起頂事件（系統(tǒng)故障）的發(fā)生，把這些底事件組成一個(gè)集合的形式，這個(gè)集合稱(chēng)之為割集。

也就是說(shuō)，一個(gè)割集代表了系統(tǒng)中一種故障發(fā)生的可能性，即一種失效模式。如果去掉其中任意一個(gè)底事件就不再是割集，則這個(gè)割集就叫做最小割集，最小割集發(fā)生時(shí)，頂事件必然發(fā)生。

綜上所述，一棵故障樹(shù)的全部最小割集的完整集合就代表了頂事件發(fā)生的所有可能性。

2.1計(jì)算此系統(tǒng)的最小割集

例如，該乳化液泵站的故障樹(shù)中“泵的某一吸液閥或排液閥卡住”，以此樹(shù)最上一級(jí)的中間事件暫做為頂事件，先將各個(gè)級(jí)的中間事件及底事件設(shè)為某些變量。

T1泵的某一吸液閥或排液閥卡住

Ga彈簧斷裂

Gb 閥錐斷裂

Gc 沖擊過(guò)大

x1 銹蝕

x2 使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

x3 質(zhì)量問(wèn)題

x4 彈簧短或軟

x5 卸載閥壞

處于故障樹(shù)最下一級(jí)的中間事件是Gc ，對(duì)應(yīng)的邏輯門(mén)為或門(mén)，所聯(lián)系的底事件是x4 x5 ，因此

Gc = x4Ux5

對(duì)于上一級(jí)的中間事件Gb ，則是通過(guò)或門(mén)與底事件x3與Gc相聯(lián)系，因此

Gb= x3UGc=x3Ux4Ux5

同理可知Ga= x1Ux2

最后可知頂事件T1的表達(dá)式為

T1= GaUGb = GaUx3UGc = x1Ux2U x3Ux4Ux5

2.2用最小割集表示出此系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)

在故障樹(shù)中，只要任何一個(gè)最小割集發(fā)生，頂事件就會(huì)發(fā)生。

上面列舉的故障樹(shù)有5個(gè)最小割集K=（K1+K2+K3+K4+K5），只要任一個(gè)最小割集Kj（j=1、2…..5）發(fā)生時(shí)，頂事件必定發(fā)生。

Kj可表示為

這里將屬于Kj的全部底事件用或門(mén)聯(lián)結(jié)起來(lái)稱(chēng)作最小割或門(mén)結(jié)構(gòu)。

所以該故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)Φ（x）可以表示為：

此故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)即為：

Φ（x）= x1Ux2Ux3Ux4Ux5

3乳化液泵站故障樹(shù)的定量分析

對(duì)于給定的故障樹(shù)，若已知其結(jié)構(gòu)函數(shù)和底事件（即系統(tǒng)基本事件的發(fā)生概率），從原則上來(lái)說(shuō)，應(yīng)用容斥原理對(duì)事件和與事件積的概率計(jì)算公式，可以定量的評(píng)定故障樹(shù)頂事件T出現(xiàn)的概率。

結(jié)合本故障樹(shù)分析可知，底事件可定性為相容事件，設(shè)底事件x1 、x2 …xn 發(fā)生的概率各為q1、q2 …qn 則這些事件和與事件積的概率，可按下式計(jì)算：

當(dāng)有n個(gè)相容事件時(shí)，積的概率

和的概率

當(dāng)故障樹(shù)包含兩個(gè)以上同一底事件時(shí)，則必須用布爾代數(shù)整理簡(jiǎn)化后，才能使以上概率計(jì)算公式，否則會(huì)得出錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果。

用系統(tǒng)最小割集的表達(dá)式為K （x），系統(tǒng)最小割集結(jié)構(gòu)函數(shù)為

式中，k是最小割集數(shù)，Kj（x）的定義為

求系統(tǒng)頂事件的發(fā)生概率，即是使Φ（x）=1的概率，只要對(duì)上式兩端取數(shù)學(xué)期望，左端即為頂事件發(fā)生概率

如果將事件和的概率寫(xiě)作

繼而，就可以計(jì)算該故障樹(shù)頂事件的發(fā)生概率，

本故障樹(shù)共有五個(gè)最小割集，以此為K1=x1 K2 =x2 K3=x3 K4=x4 K5=x5，各底事件的概率q1=q2=q3=q4=q5=0.1

利用排列組合的方式

五個(gè)底事件只有其中的一件發(fā)生時(shí)可求得

其中任意兩件發(fā)生時(shí)可知共10種故障路線(xiàn)

=10×0.01=0.1

同理可知其中任意三件發(fā)生時(shí)也共有10種故障路線(xiàn)

F3=10×0.001=0.01

其中任意四件發(fā)生時(shí)共有5種故障路線(xiàn)

F4=0.0001×5=0.0005

其中五件底事件均發(fā)生時(shí)也是一種故障路線(xiàn)

F5=0.15=0.00001

則由公式

得

綜上所算，頂事件為"泵的某一吸液閥或排液閥卡住"的故障樹(shù)

頂事件發(fā)生的概率為0.41

4應(yīng)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論優(yōu)化效果及結(jié)論

通過(guò)機(jī)采科液壓車(chē)間全體職工的共同努力，乳化液泵站故障樹(shù)的設(shè)計(jì)方案比原計(jì)劃25天提前了5天，為車(chē)間班組人員以后下井維修提供了新的技術(shù)手段，同時(shí)也為以后車(chē)間的生產(chǎn)提供了保障。

參考文獻(xiàn)

篇2

關(guān)鍵詞：故障樹(shù)；發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障；柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

Key words: fault tree；failure of engine system；diesel engines

中圖分類(lèi)號(hào)：TM31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2011）13-0042-02

0 引言

故障樹(shù)分析法簡(jiǎn)稱(chēng)FTA（Failure Tree Analysis），是1961年為可靠性及安全情況，由美國(guó)貝爾電話(huà)研究室的華特先生首先提出的。其后，在航空和航天的設(shè)計(jì)、維修，原子反應(yīng)堆、大型設(shè)備以及大型電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，故障樹(shù)分析法雖還處在不斷完善的發(fā)展階段，但其應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，是一種很有前途的故障分析法。故障樹(shù)分析（FAT）是一種適用于復(fù)雜系統(tǒng)可靠性和安全性分析的有效工具，是一種在提高系統(tǒng)可靠性的同時(shí)又最有效的提高系統(tǒng)安全性的方法。當(dāng)前，超大型工程的建設(shè)，對(duì)可靠性，安全性提出了更高的要求，因此，故障樹(shù)分析法已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到宇航，核能，化工，電子，機(jī)械和采礦等各個(gè)領(lǐng)域。

1 故障樹(shù)分析法的特點(diǎn)

它是一種從系統(tǒng)到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。它從系統(tǒng)開(kāi)始，通過(guò)由邏輯符號(hào)繪制出的一個(gè)逐漸展開(kāi)成樹(shù)狀的分枝圖，來(lái)分析故障事件（又稱(chēng)頂端事件）發(fā)生的概率。同時(shí)也可以用來(lái)分析零件、部件或子系統(tǒng)故障對(duì)系統(tǒng)故障的影響，其中包括人為因素和環(huán)境條件等在內(nèi)。它對(duì)系統(tǒng)故障不但可以做定性的而且還可以做定量的分析；不僅可以分析由單一構(gòu)件所引起的系統(tǒng)故障，而且也可以分析多個(gè)構(gòu)件不同模式故障而產(chǎn)生的系統(tǒng)故障情況。因?yàn)楣收蠘?shù)分析法使用的是一個(gè)邏輯圖，因此，不論是設(shè)計(jì)人員或是使用和維修人員都容易掌握和運(yùn)用，并且由它可派生出其他專(zhuān)門(mén)用途的“樹(shù)”。例如，可以繪制出專(zhuān)用于研究維修問(wèn)題的維修樹(shù)，用于研究經(jīng)濟(jì)效益及方案比較的決策樹(shù)等。

2 故障樹(shù)的建立

故障樹(shù)是實(shí)際系統(tǒng)故障的組合和傳遞關(guān)系正確而抽象的表達(dá)，建樹(shù)是否完整會(huì)直接影響定性，定量分析的結(jié)果，是關(guān)鍵的一步。建樹(shù)方法分為人工建樹(shù)和計(jì)算機(jī)輔助建樹(shù)，建樹(shù)就是按照嚴(yán)格的演繹邏輯，從頂事件開(kāi)始，向下逐級(jí)追溯事件的直接原因，直至找出全部底事件為止。根據(jù)故障樹(shù)分析方法確定頂事件是發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而引起的原因主要為：飛車(chē)故障，缸體故障，燒瓦故障，曲軸故障，飛輪碎裂，氣門(mén)落缸等（其中任意原因都可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障）。以這幾項(xiàng)作為次要事件，逐漸往下分析其原因，層層深入，最終建立起柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的失效故障圖。見(jiàn)圖1。

圖1中，方框的事件代表結(jié)果事件，它又分為頂事件和中間事件，是由其它事件或事件組合導(dǎo)致的事件。圓圈事件表示底事件，是基本故障事件或不需再探明的事件，但一般它的故障分布是已知的，是導(dǎo)致其他事件發(fā)生的原因事件。

其中，各個(gè)數(shù)字和字母代表的含義為：①“飛車(chē)”故障，②“粘缸”故障，③“燒瓦”故障，④“曲軸”故障，⑤“活塞敲缸”故障，⑥飛輪碎裂，⑦“拉缸”故障，⑧氣門(mén)落缸。

A：燃油超供 a1：噴油泵柱塞被卡，a2：拉桿及調(diào)速器的活動(dòng)部位卡滯，a3：調(diào)速器系統(tǒng)故障

B：竄燒機(jī)油 b1：空氣濾清器油盤(pán)油面過(guò)高，b2：曲軸箱，b3：回游孔堵塞

C：散熱系統(tǒng)工作不良

D：機(jī)油壓力過(guò)大 d1：機(jī)油質(zhì)量不好，d2：油流動(dòng)磨損，d3：軸瓦卸油，d21：機(jī)油泵磨損，d22：曲軸油道工藝脫落

E：軸瓦預(yù)金緊高度不合要求

F：機(jī)油問(wèn)題f1：機(jī)油品質(zhì)不佳，f2：機(jī)油壓力過(guò)低，f3：機(jī)油濾清器使用不當(dāng)

G：軸瓦和軸頸裝配間隙過(guò)小

H：曲軸問(wèn)題h1：曲軸軸頸兩端圓角過(guò)小，h2：曲軸自身質(zhì)量差，h3：曲軸裝配間隙過(guò)大，h4：曲軸不良

I：供油時(shí)間和供油量出錯(cuò)

J：主軸瓦不同軸

K：活塞的裝配問(wèn)題k1：活塞與汽缸配合間隙過(guò)大，k2：活塞方向裝反或活塞變，k3：汽缸墊過(guò)薄，k4：連桿裝配不好或連桿彎曲

L：燃燒不良l1：燃燒室內(nèi)積碳嚴(yán)重，l2：可燃?xì)怏w燃燒過(guò)快

M：噴油提前角過(guò)大

N：制造加工或裝配不當(dāng) n1：飛輪殼緊固螺栓松動(dòng)，n2：曲軸軸向或徑向間隙過(guò)大，n3：曲軸與飛輪殼同軸度較差

O：傳動(dòng)組件平衡超差

P：使用不當(dāng)因素p1：油使用不當(dāng)，p2：發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高，p3：填壓器竄油，p4：嚴(yán)重超載，p21：冷卻添加不足，p22：點(diǎn)火時(shí)機(jī)不正確，p23：節(jié)溫器工作不良

Q：裝配和加工因素q1：活塞裝配間隙過(guò)小，q2：活塞環(huán)開(kāi)口間隙太小，q3：活塞緯度影響

R：氣門(mén)桿折斷

S：氣門(mén)彈簧折斷

T：氣門(mén)彈簧座開(kāi)裂

U：氣門(mén)鎖靠攏夾脫落

3 定性分析

故障樹(shù)的定性分析主要任務(wù)是尋找導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能的失效形式，也就是要找到故障樹(shù)的最小割集或全部最小割集。割集代表了該系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性，最小割集（MCS）是底事件不能再減少的割集。一個(gè)最小割集代表引起故障樹(shù)頂事件發(fā)生的一種模式，最小割集發(fā)生時(shí)，頂事件必然發(fā)生。最小割集指出了處于故障狀態(tài)的系統(tǒng)所必須修理的基本故障，指出了系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)。求解最小割集的方法有上行法，質(zhì)數(shù)法和下行法。這里主要介紹下行法。下行法（fussell-vesely法）特點(diǎn)是從頂事件開(kāi)始從下逐級(jí)進(jìn)行，遇到與門(mén)就把與門(mén)下面的所有輸入事件均排列成同一行;遇到或門(mén)就把或門(mén)下面的所有輸入事件均排列于一列。往下一直到不能分解為止。從而找出全部最小割集。最小割集是包含了最小數(shù)量而又必須的事件的集合，其含義在于它描述了處于故障狀態(tài)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)所必須修理的基本故障。通過(guò)對(duì)最小集合的分析，可以找到發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)以提高工作的可靠性。

4 結(jié)論

4.1 文中給出的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)故障書(shū)能夠較全面清晰的反映發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障成因，故障之間關(guān)系，以及各種可能故障傳遞途徑。

4.2 故障樹(shù)為設(shè)計(jì)，檢測(cè)，維護(hù)和維修柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供了一種形象圖解，指導(dǎo)人們?nèi)ゲ檎夜收希倪M(jìn)和強(qiáng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可靠行提供了有效的定性分析和定量評(píng)價(jià)方法。

4.3 在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作中，經(jīng)常遇到不同故障程度的底事件，將其計(jì)算并求出最小割集，有助于掌握柴油發(fā)動(dòng)機(jī)故障的規(guī)律和特征。故障樹(shù)分析理論可以進(jìn)一步將常規(guī)的故障診斷方法和計(jì)算機(jī)程序技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，形成專(zhuān)家系統(tǒng)，這樣可以方便和快捷的進(jìn)行故障診斷。

篇3

關(guān)鍵詞： 故障樹(shù)分析法；安全風(fēng)險(xiǎn)；評(píng)估

Key words： fault tree analysis；safety risk；assessment

中圖分類(lèi)號(hào)：F272.92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）09-0142-03

0 引言

目前，項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要采用的方法是專(zhuān)家調(diào)查打分法和LEC法，前者簡(jiǎn)單明了、操作方便，但可靠性完全取決于專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)和水平；后者結(jié)合了定性與定量的特性，但無(wú)法找出影響風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的基本要素。故障樹(shù)分析（FTA）技術(shù)是美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的沃特森博士于1961年開(kāi)發(fā)的，它采用了邏輯的方法，利用圖的形式將可能造成項(xiàng)目失敗的各種因素進(jìn)行分析，并確定其各種可能組合方式。該方法能將項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)由粗到細(xì)，由大到小，分層排列，容易找出所有基本風(fēng)險(xiǎn)事件，邏輯關(guān)系明晰，分析結(jié)果準(zhǔn)確。

1 安全風(fēng)險(xiǎn)的特征

安全風(fēng)險(xiǎn)是指危險(xiǎn)、危害事故發(fā)生的可能性與其造成損失的集合。工程項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)具有如下特性：①客觀性。安全風(fēng)險(xiǎn)不以人的意志為轉(zhuǎn)移，客觀真實(shí)的存在于生活之中。②可變性。在施工過(guò)程中，不同風(fēng)險(xiǎn)能導(dǎo)致不同結(jié)果，但如果提前加以控制就能避免風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生或降低其影響。③多樣性。安全風(fēng)險(xiǎn)常常存在于每個(gè)不同的環(huán)節(jié)和領(lǐng)域，并表現(xiàn)出各種形式和性質(zhì)。

2 安全風(fēng)險(xiǎn)的分類(lèi)

按照誘發(fā)危險(xiǎn)、有害因素失控的條件分類(lèi)：

①人的不安全行為。人的不安全行為分操作錯(cuò)誤、忽視安全、忽視警告，造成安全裝置失效，使用不安全設(shè)備，手代替工具操作，物體存放不當(dāng)，冒險(xiǎn)進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所，忽視防護(hù)用品用具的使用等13大類(lèi)。②物的不安全狀態(tài)。物的不安全狀態(tài)分為防護(hù)、保險(xiǎn)、信號(hào)等裝置缺乏或有缺陷，設(shè)備、設(shè)施、工具有缺陷，個(gè)人防護(hù)用品、用具缺少或有缺陷，以及生產(chǎn)場(chǎng)地不良4大類(lèi)。③管理存在缺陷。管理缺陷主要包括對(duì)物性能控制的缺陷，對(duì)人的失誤控制的缺陷，工藝過(guò)程、作業(yè)程序的缺陷，用人單位的缺陷，對(duì)來(lái)自相關(guān)方的風(fēng)險(xiǎn)管理的缺陷，違反安全人機(jī)工程原理6大類(lèi)。

3 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法一般可分為定性評(píng)估法、定量評(píng)估法以及定性定量相結(jié)合的方法。其中常用的有故障樹(shù)分析法、專(zhuān)家打分法、LEC法、矩陣圖法、概率分析法、決策樹(shù)分析法、蒙特卡羅法等。本文將重點(diǎn)介紹故障樹(shù)分析法在項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用。

3.1 故障樹(shù)分析步驟 ①確定故障樹(shù)的頂上事件。將易于發(fā)生且后果嚴(yán)重的事故作為頂上事件。②調(diào)查與頂上事件有關(guān)的所有原因事件。③故障樹(shù)作圖。從頂上事件起，一層一層往下分析各自的直接原因事件，根據(jù)彼此間的邏輯關(guān)系，用邏輯門(mén)連接上下層事件，直到所要求的分析深度，形成一株倒置的邏輯樹(shù)形圖。④故障樹(shù)定性分析。定性分析是故障樹(shù)分析的核心內(nèi)容之一，目的是分析該類(lèi)事故的發(fā)生規(guī)律及特點(diǎn)，通過(guò)求取最小割集（或最小經(jīng)集），找出控制事故的可行方案，并從故障樹(shù)結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的重要程度。⑤定量分析。根據(jù)各基本事件的故障率，分析頂上事件發(fā)生的可能性大小。結(jié)合定性分析，按輕重緩急分別采取對(duì)策。

3.2 故障樹(shù)分析方法 ①最小割集及其求法：最小割集就是引起頂上事件發(fā)生必須的最低限度的割集。最小割集表示系統(tǒng)的危險(xiǎn)性，求出最小割集可以掌握事故發(fā)生的各種可能，最小割集越多，系統(tǒng)越危險(xiǎn)。最小割集的求取方法有行列式法、布爾代數(shù)法等。②最小徑集及其求法：最小徑集是頂上事件不發(fā)生所需的最低限度的徑集。最小徑集表示系統(tǒng)的安全性，每一最小徑集表示防止頂上事件的一個(gè)方案，最小徑集越多，系統(tǒng)就越安全。最小徑集可利用它與最小割集的對(duì)偶性求解。把原來(lái)故障樹(shù)的與門(mén)和或門(mén)對(duì)換，各類(lèi)事件發(fā)生換成不發(fā)生，進(jìn)而求出成功樹(shù)的最小割集，最后轉(zhuǎn)化為故障樹(shù)的最小徑集。③結(jié)構(gòu)重要度分析：結(jié)構(gòu)重要度分析是從故障樹(shù)結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的重要程度。即在不考慮各基本事件發(fā)生概率（或假定各基本事件的發(fā)生概率都相等）的情況下，分析各基本事件的發(fā)生對(duì)頂上事件所產(chǎn)生的影響程度。結(jié)構(gòu)重要度分析可采用兩種方法，一是求結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)；二是利用最小割集或最小徑集判斷重要度，結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)計(jì)算公式如下：

I？漬 （i）=■■

I？漬 （i）——基本事件Xi重要度系數(shù)近似判斷值；

Kj——包含Xi的割集（徑集）；

n——Xi所在最小割集（徑集）中基本事件的總數(shù)。

當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，基本事件重要性還要結(jié)合其發(fā)生頻率等定量數(shù)據(jù)予以判斷。

3.3 故障樹(shù)分析案例應(yīng)用 高空墜落一直是建筑施工行業(yè)的常見(jiàn)事故，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2009年至2010年兩年間，中鐵十七局四公司共發(fā)生各類(lèi)高空墜落事件20余起，其中從腳手架、模板、作業(yè)平臺(tái)上墜落占到了總數(shù)的80%，個(gè)別事件造成了人員傷亡。為系統(tǒng)分析可能造成高空墜落的每個(gè)基本事件或其組合，判斷其重要程度，以便及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，本文將圍繞高空墜落展開(kāi)故障樹(shù)分析。以“工人從腳手架、模板、作業(yè)平臺(tái)上墜落”作為頂上事件，編制故障樹(shù)如圖1。

①計(jì)算故障樹(shù)的最小割集。根據(jù)集合的運(yùn)算定律，本案例采用布爾代數(shù)法計(jì)算如下：

T=A1+A2+A3+A4+X3

=（X1+X2+X5X6）+（X7+X8）（X4+X9）+（X10+X11）X12X4+X4（X13+X14）+X3

=X1+X2+X3+X5X6+X4X7+X7X9+X4X8+X8X9+X4X13+X4X14+X4X10X12+X4X11X12

則該故障樹(shù)的最小割集為E1={X1}；E2={X2}；E3={X3}； E4={X5，X6}；E5={X4，X7}；E6={X7，X9}；E7={X4，X8}；E8={X8，X9}； E9={X4，X13}；E10={X4，X14}；E11={X4，X10，X12}；E12={X4，X11，X12}。

用最小割集表示故障樹(shù)的等效圖如圖2所示，發(fā)生頂上事件的途徑有12種。

②計(jì)算故障樹(shù)的最小徑集。利用故障樹(shù)最小割集的對(duì)偶性求解。用T′、A′1、A′2、A′3、 A′4、B′1、B′2、M′1、M′2、M′3、M′4、X′1、X′2、X′3、X′4、X′5、X′6、X′7、X′8、X′9、X′10、X′11、X′12、X′13、X′14表示原有事件的補(bǔ)事件，邏輯門(mén)作相應(yīng)轉(zhuǎn)換，則所得成功樹(shù)如圖3所示。

根據(jù)集的運(yùn)算定律用布爾代數(shù)法計(jì)算成功樹(shù)的最小割集：T′=A′1A′2A′3A′4X′3

=X′1X′2X′3（X′5+X′6）（X′7X′8+X′4X′9）（X′10X′11+X′4X′12）（X′4+X′13X′14）

=X′1X′2X′3（X′4X′5X′7X′8+X′4X′5X′9+X′4X′6X′7X′8+X′4X′6X′9+X′5X′7X′8X′12X′13X′14+X′6X′7X′8X′12X′13X′14+X′5X′7X′8X′10X′11X′13X′14+X′6X′7X′8X′10X′11X′13X′14）

=X′1X′2X′3X′4X′5X′7X′8+X′1X′2X′3X′4X′5X′9+X′1X′2X′3X′4X′6

X′7X′8+X′1X′2X′3X′4X′6X′9+X′1X′2X′3X′5X′7X′8X′12X′13X′14+X′1X′2X′3

X′6X′7X′8X′12X′13X′14+X′1X′2X′3X′5X′7X′8X′10X′11X′13X′14+X′1X′2X′3

X′6X′7X′8X′10X′11X′13X′14

根據(jù)成功樹(shù)的最小割集轉(zhuǎn)換求得原故障樹(shù)的最小徑集：P1={X1，X2，X3，X4，X5，X7，X8}；P2={X1，X2，X3，X4，X5，X9}；P3={X1，X2，X3，X4，X6，X7，X8}；P4={X1，X2，X3，X4，X6，X9}；P5={X1，X2，X3，X5，X7，X8，X12，X13，X14}；P6={X1，X2，X3，X6，X7，X8，X12，X13，X14}；P7={X1，X2，X3，X5，X7，X8，X10，X11，X13，X14}；P8={X1，X2，X3，X6，X7，X8，X10，X11，X13，X14}

③本事件結(jié)構(gòu)重要度分析。利用重要度系數(shù)公式計(jì)算各基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)（不考慮發(fā)生概率情況下）：

I？漬（1）=1；I？漬（2）=1；I？漬（3）=1；I？漬（4）=1.62；I？漬（5）=0.33；I？漬（6）=0.33；I？漬（7）=0.66；I？漬（8）=0.66；I？漬（9）=0.66；I？漬（10）=0.14；I？漬（11）=0.14；I？漬（12）=0.28；I？漬（13）=0.33；I？漬（14）=0.33

則重要性順序?yàn)椋篨4>X1=X2=X3>X7=X8=X9>X5=X6=X13=X14>X12>X10=X11。與等效故障樹(shù)分析結(jié)果基本一致。

④基本事件概率重要度分析。由于結(jié)構(gòu)重要度分析只是按故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)分析了各基本事件對(duì)頂上事件的影響，因此具有一定的局限性，實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)該考慮基本事件的發(fā)生概率。基本事件概率重要度分析反映的是各基本事件發(fā)生概率對(duì)頂上事件的影響，其方法是頂上事件發(fā)生概率函數(shù)P（T）對(duì)基本事件（Xi）求一次偏導(dǎo)數(shù)，即I（i）=？墜P（T）/？墜Xi。根據(jù)四公司廈深、漢宜、南廣三個(gè)代表性項(xiàng)目2010年收集到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在所有各基本事件中，發(fā)生概率最高的是“未系安全帶”，其次是“違章操作”和“無(wú)安全防護(hù)或防護(hù)不到位”，再次是“腳踩空”、“緊固扣件松脫”、“跳板折斷”、“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理”等。

⑤評(píng)估結(jié)果及應(yīng)對(duì)措施。“工人從腳手架、模板、作業(yè)平臺(tái)上墜落”事件的最小割集有12個(gè)，最小徑集有8個(gè)，說(shuō)明導(dǎo)致高空墜落事件的可能性有12種，但只要采取最小徑集方案中的任何一種，即可有效避免事故的發(fā)生。綜合考慮各基本事件結(jié)構(gòu)重要度順序和概率重要度統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，可以確定造成頂上事件的主要原因依次為：未系安全帶、無(wú)安全防護(hù)或防護(hù)不到位、違章操作、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、緊固扣件松脫等，需要重點(diǎn)采取措施予以應(yīng)對(duì)，其他為次要原因。

根據(jù)評(píng)估結(jié)果，2011年四公司安質(zhì)部重點(diǎn)采取了以下應(yīng)對(duì)措施強(qiáng)化項(xiàng)目“高空墜落”安全風(fēng)險(xiǎn)的管理，防范頂上事件發(fā)生：一是強(qiáng)化安全帶的使用。規(guī)定高處作業(yè)人員必須按規(guī)定佩帶和正確使用安全帶，不得使用損毀或質(zhì)量不合格的安全帶，同時(shí)項(xiàng)目部要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢查。二是做好安全防護(hù)。規(guī)定各項(xiàng)目墩臺(tái)頂部、高空走道必須按要求設(shè)置防護(hù)圍欄，掛設(shè)安全網(wǎng)，圍欄連接要牢固，高度要合適，安全網(wǎng)質(zhì)量應(yīng)合格，安裝應(yīng)有效；腳手架要按規(guī)定連接牢固，并設(shè)有防滑措施，跳板應(yīng)鋪滿(mǎn)。要注意對(duì)安全防護(hù)設(shè)施定期進(jìn)行檢查和維護(hù)。三是嚴(yán)禁違章作業(yè)。腳手架搭設(shè)、模板拼裝必須按規(guī)范操作，按交底進(jìn)行；各項(xiàng)施工作業(yè)必須滿(mǎn)足規(guī)范；嚴(yán)禁攀登連接件和支撐件；嚴(yán)禁在上下同一垂直面安裝、拆卸模板；嚴(yán)禁惡劣天氣下露天攀登與懸空高處作業(yè)；嚴(yán)禁酒后作業(yè)等。四是嚴(yán)格方案評(píng)審。腳手架搭設(shè)及模板拼裝方案必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)脑u(píng)審，必要時(shí)由公司組織內(nèi)外部專(zhuān)家進(jìn)行論證，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，防護(hù)措施全面到位。五是落實(shí)崗前培訓(xùn)。規(guī)定高處作業(yè)人員必須經(jīng)培訓(xùn)考核合格后方可上崗，特種作業(yè)人員（如架子工）必須取得特種作業(yè)證后持證上高。恐高癥患者不得從事高空作業(yè)。六是狠抓監(jiān)督檢查。規(guī)定項(xiàng)目部應(yīng)專(zhuān)人負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)安全巡視檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并整改安全隱患，對(duì)違章操作、違章指揮、不系安全帶等人為因素加大處罰力度，切實(shí)提高員工安全意識(shí)。

措施實(shí)施后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行和統(tǒng)計(jì)，中鐵十七局四公司“高空墜落事件”發(fā)生頻率總體降低了約45%，取得了良好效果，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié)束語(yǔ)

安全生產(chǎn)是項(xiàng)目安全管理的永恒主題，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估則是項(xiàng)目安全管理的基礎(chǔ)。工程項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)多面廣、錯(cuò)綜復(fù)雜，準(zhǔn)確評(píng)估各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)的重要程度，明確控制重點(diǎn)，找出應(yīng)對(duì)途徑，對(duì)有效管控項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)有著舉足輕重的作用。故障樹(shù)分析法是項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效工具，它可以找到引起事故發(fā)生的原因及其相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生的模式和預(yù)防事故的最佳途徑，其特點(diǎn)是邏輯性強(qiáng)、靈活性高、適用范圍廣，既可定性分析，又可定量分析，評(píng)估結(jié)果具有系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和預(yù)測(cè)性，適用于較復(fù)雜系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

參考文獻(xiàn)：

篇4

[Abstract] In this paper， we stated the significance of fault analysis on marine oil-purifier， also， introduced the general principles of Fault Tree Analysis and the working principle and structure of marine oil-purifier， combined with the typical failure example of a marine oil-purifier， build the corresponding fault tree by Fault tree analysis. Based on successfully troubleshooting， we summarized troubleshooting features with the application of Fault Tree Analysis.

[Key Words] Marine oil-purifier；Fault tree analysis（FTA）；Fault analysis

0.前言

隨著航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，為了節(jié)約成本，船上普遍都使用劣質(zhì)燃油，劣質(zhì)燃油必須經(jīng)過(guò)船用分油機(jī)凈化，以除去其中的雜質(zhì)和水分。分油機(jī)在船舶航行期間基本處于運(yùn)行狀態(tài)，由于分油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻繁、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高、故障因素多且復(fù)雜，因此如何在最短時(shí)間內(nèi)有效的找出故障的原因并排除一直是個(gè)難題。故障樹(shù)分析法是目前故障診斷中應(yīng)用較多的方法之一，本文將對(duì)故障樹(shù)分析法在船用分油機(jī)故障診斷中應(yīng)用進(jìn)行研究，以求有效地排除故障及總結(jié)應(yīng)用故障樹(shù)分析法的特點(diǎn)，保障船舶安全運(yùn)行。

1.故障分析法

1.1故障分析法原理

故障樹(shù)分析方法是一種安全可靠的分析技術(shù)，也是目前故障診斷中應(yīng)用較多的方法之一，它建立在對(duì)系統(tǒng)的故障經(jīng)驗(yàn)庫(kù)基礎(chǔ)上，采用逆向推理，將系統(tǒng)級(jí)的故障現(xiàn)象（頂事件）與最基本的故障原因（底事件）之間的內(nèi)在關(guān)系表示成樹(shù)形的網(wǎng)絡(luò)圖，各層事件之間通過(guò) “與”、“或 ”、“非 ”、“異或 ”等邏輯關(guān)系相關(guān)聯(lián)。它通常把系統(tǒng)的故障狀態(tài)稱(chēng)為頂事件，然后找出系統(tǒng)故障和導(dǎo)致系統(tǒng)故障的諸原因之間的邏輯關(guān)系。并將這些邏輯關(guān)系用邏輯符號(hào)表示出來(lái)，由上而下逐層分解，直到不能分解為止，推導(dǎo)出各故障和各單元故障之間的邏輯關(guān)系，利用這種邏輯關(guān)系從觀測(cè)到的頂層事件故障出發(fā)，逐漸向下演繹，最終找出對(duì)應(yīng)的底層故障原因。故障經(jīng)驗(yàn)庫(kù)描述了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參量與各個(gè)故障之間的邏輯關(guān)系，并將這種邏輯關(guān)系儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)中，通過(guò)對(duì)此關(guān)系樹(shù)的啟發(fā)式搜索查找到系統(tǒng)的故障原因。

1.2 故障樹(shù)的構(gòu)建步驟

（1）廣泛收集并分析與產(chǎn)品設(shè)計(jì)運(yùn)行維修等有關(guān)的技術(shù)資料；

（2）明確故障事件，確定頂事件頂事件是指系統(tǒng)不希望發(fā)生的故障事件；

（3）合理確定系統(tǒng)的邊界條件；

（4）建樹(shù)。

在故障樹(shù)建造過(guò)程中，首先將頂事件符號(hào)作為第一行；在其下列出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的直接原因，并把它們用適當(dāng)?shù)姆?hào)表示出來(lái)，作為第二行；并用適當(dāng)?shù)倪壿嬮T(mén)與頂事件相連接如此步步深入，直到追溯到引起系統(tǒng)發(fā)生故障的全部原因?yàn)橹梗ǚQ(chēng)為底事件），這樣就建成一棵以頂事件為根，中間事件為節(jié)，底事件為樹(shù)葉的倒置的故障樹(shù)。

2.船用分油機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

分油機(jī)從上至下分為三個(gè)部分：（如圖1所示）

上部為接口部分，有污油進(jìn)口、凈油出口、置換水進(jìn)口等；

中部為分離室部分，主要是高速旋轉(zhuǎn)的分離筒；

下部為傳動(dòng)部分，由離合器、傳動(dòng)軸、斜齒輪、驅(qū)動(dòng)軸（立軸）以及軸承等組成。

雖然分油機(jī)結(jié)構(gòu)、形態(tài)各異，但具體工作原理都采離心分離。在混有水喝雜質(zhì)的油中，機(jī)械雜質(zhì)的密度最大，油的密度最小，水的密度介于兩者之間，在高速旋轉(zhuǎn)的分離筒內(nèi)，三者獲得不同的離心力，雜質(zhì)的離心力最大，被甩到最外層，水居中，油聚集在最內(nèi)層，在筒內(nèi)形成以轉(zhuǎn)軸為中心的圓柱形的油、水、雜質(zhì)的分界面，只要連續(xù)的引入待分離的重油，就可經(jīng)相應(yīng)的通道將油、水引出，雜質(zhì)經(jīng)排渣孔排出。

圖1 分油機(jī)機(jī)構(gòu)

3.船用分油機(jī)故障樹(shù)的構(gòu)筑

從上圖可知，分油機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且始終在惡劣環(huán)境下工作，難免會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障導(dǎo)致分油機(jī)不能正常工作。分油機(jī)的故障現(xiàn)象有很多，概括而言，主要有三類(lèi)。第一類(lèi)是跑油，包括排渣口跑油、出水口跑油或二者兼而有之；第二類(lèi)是出現(xiàn)異常聲音或振動(dòng)；第三類(lèi)是除上述兩種之外的其他不常見(jiàn)且較直觀的故障，如油中摻水、分離量較少、電動(dòng)機(jī)過(guò)載、齒輪箱油不足等等。

本文以“分油機(jī)出現(xiàn)異常聲音或振動(dòng)”為故障樹(shù)的頂事件，由于造成分油機(jī)故障的因素多且關(guān)系復(fù)雜，本文確定的模型邊界條件是從使用管理者的角度來(lái)分析研究分油機(jī)故障，故只針對(duì)運(yùn)行中的分油機(jī)，不涉及設(shè)計(jì)、制造方面缺陷的影響因素。

筆者結(jié)合實(shí)船工作經(jīng)驗(yàn)，整理出如圖2所示的故障樹(shù)。

圖2 分油機(jī)異常聲音或振動(dòng)故障樹(shù)

故障樹(shù)符號(hào)說(shuō)明：

T：分油機(jī)異常聲音或振動(dòng)；M1：分離筒本體故障；M2：軸系故障；M3：齒輪箱故障；

M4：立軸故障；M5：橫軸故障；B1：分離片裝配不當(dāng)；B2：鎖緊環(huán)松動(dòng)；B3：分離片配件損壞；B4：分離片太臟；B5：立軸下沉引起分離盤(pán)和配水盤(pán)下降；B6：立軸變形、徑向移動(dòng)；B7：立軸軸承碎裂；B8：立軸上部減震彈簧斷裂或受力不均；B9：立軸裝配不當(dāng)；

B10：橫軸裝配不當(dāng)；B11：橫軸變形、徑向移動(dòng)；B12：橫軸上齒輪承板變形、徑向移動(dòng)；

B13：橫軸軸承碎裂；B14：摩擦離合器摩擦片損壞；B15：齒輪箱油不足；B16：齒輪箱油變質(zhì)；B17：傳動(dòng)齒輪變形；B18：中間滾軸損壞。

4.故障樹(shù)定性分析

根據(jù)構(gòu)筑好的分油機(jī)異常聲音或振動(dòng)的故障樹(shù)，可以看出導(dǎo)致其產(chǎn)生的因素是多方面的。為了更有效的找出故障的原因，我們有必要對(duì)故障樹(shù)進(jìn)行定性分析，找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的原因和原因事件的組合，即最小割集。在故障樹(shù)中，若所有的基本事件全部發(fā)生，則頂事件必然發(fā)生。但在多數(shù)情況下，只要某個(gè)或某幾個(gè)基本事件發(fā)生，頂事件就會(huì)發(fā)生。通常把故障樹(shù)中使頂事件發(fā)生的基本事件的集合稱(chēng)為割集，能使頂事件發(fā)生的最低限度的基本事件的集合稱(chēng)為最小割集。

按照?qǐng)D2故障樹(shù)所示的各個(gè)事件之間的關(guān)系，根據(jù)邏輯運(yùn)算求得所建故障樹(shù)結(jié)構(gòu)函數(shù)的布爾代數(shù)表達(dá)式為：

T=B1+B2+B3+B4+B5+B6+B7+B8+B9+B10+B11+B12+B13+B14+B15+B16+B17+B18

由上式可知，共有18個(gè)最小割集，即：{B1}；{B2}；{B3}；{B4}；{B5}；{B6}；{B7}；{B8}；{B9}；{B10}；{B11}；{B12}；{B13}；{B14}；{B15}；{B16}；{B17}；{B18}。可見(jiàn)導(dǎo)致分油機(jī)異常聲音或振動(dòng)的因素有18種。

5.應(yīng)用構(gòu)筑的故障樹(shù)分析排除故障

筆者在船上工作時(shí)，遇到一臺(tái)三菱SJ60燃油分油機(jī)，該分油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中偶爾出現(xiàn)排渣口和出水口跑油，并伴有一定的振動(dòng)和異常的聲音，同時(shí)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中電流也出現(xiàn)波動(dòng)。經(jīng)查輪機(jī)日志，發(fā)現(xiàn)此分油機(jī)經(jīng)常拆裝且僅拆裝分油機(jī)本體上部分、清洗、更換密封圈等，均未能解決上述問(wèn)題。可見(jiàn)振動(dòng)和異常的聲音才是故障的關(guān)鍵，經(jīng)查實(shí)，該分油機(jī)已在船上間斷使用近二十年，于是決定對(duì)立軸和橫軸進(jìn)行檢查，最終發(fā)現(xiàn)是由立軸下端的軸承箱底部與鋼球接觸部位有一定的磨損致使立軸下沉，橫軸軸承滾珠破裂，導(dǎo)致立軸在轉(zhuǎn)動(dòng)中晃動(dòng)。

可見(jiàn)，遇到分油機(jī)出現(xiàn)故障，不要盲目地一開(kāi)始就進(jìn)行拆裝。應(yīng)分析故障現(xiàn)象，根據(jù)構(gòu)建的故障樹(shù)，按照故障診斷程序，由頂至下、逐級(jí)分解、先重要后次要、先人因后硬件、先后內(nèi)部的原則對(duì)底事件進(jìn)行排查。只有這樣，才能有效地準(zhǔn)確找出故障的原因，及時(shí)排除故障。

6.結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)分油機(jī)振動(dòng)與異常聲音故障構(gòu)筑故障樹(shù)，采用故障分析法準(zhǔn)確查找到了故障的原因并及時(shí)排除。實(shí)踐證明，故障樹(shù)分析法能從故障現(xiàn)象著手理清各種原因及其邏輯關(guān)系，它相對(duì)于直接經(jīng)驗(yàn)方法而言，具有邏輯性強(qiáng)，不易遺漏各種可能故障原因等特點(diǎn)，對(duì)復(fù)雜故障的分析和故障點(diǎn)定位具有較好適用性，值得提倡和采用。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 鄭銘界. 船用分油機(jī)的故障分析及排除[J] .科技縱橫，2000.3.

篇5

近年來(lái)，隨著汽車(chē)電子技術(shù)快速發(fā)展，汽車(chē)電子控制功能越來(lái)越復(fù)雜，汽車(chē)電子控制技術(shù)的故障診斷的難度大大提高，嚴(yán)重地影響了汽車(chē)電控技術(shù)的診斷與維修，大大地降低了汽車(chē)維修企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。為了提高診斷效率，降低維修成本，快速查找準(zhǔn)確的故障發(fā)生部位，國(guó)內(nèi)外汽車(chē)故障診斷專(zhuān)家不斷地在實(shí)踐中探索總結(jié)，積極尋找較實(shí)用的故障診斷方法，因此，各種的汽車(chē)故障診斷方法和故障診斷技術(shù)在近幾年得到迅速發(fā)展。

隨著實(shí)踐與理論研究的不斷深入，人們總結(jié)出的汽車(chē)電控技術(shù)的故障診斷方法有很多，其中，比較適合汽車(chē)電控技術(shù)故障特點(diǎn)的故障診斷方法是故障樹(shù)分析法。但是，故障樹(shù)分析法診斷結(jié)果會(huì)出現(xiàn)多個(gè)故障原因和故障發(fā)生部位，給汽車(chē)維修技術(shù)員增加維修時(shí)間。因此，本文嘗試了對(duì)故障樹(shù)分析法進(jìn)行改進(jìn)，在設(shè)計(jì)好的故障樹(shù)基礎(chǔ)上增加條件規(guī)則，使得故障診斷效率大大提高，并嘗試對(duì)電噴轎車(chē)噴油器電路故障進(jìn)行驗(yàn)證。

1 基于條件規(guī)則的故障樹(shù)分析方法

該法是先選定系統(tǒng)中不希望發(fā)生的故障事件為頂端事件，其后第一步是找出直接導(dǎo)致頂端事件發(fā)生的各種可能因素或因素組合，如硬件故障、軟件故障、環(huán)境因素、人為因素等。第二步再找出第一步中各因素的直接原因，循此方法逐級(jí)向下演繹，一直追溯到引起系統(tǒng)發(fā)生故障的全部原因，即分析到不需要繼續(xù)分析原因的底事件為止。然后，把各級(jí)事件用相應(yīng)的符號(hào)和適合于它們之間邏輯關(guān)系的邏輯門(mén)與頂端事件相連接，這樣就建成了一棵以頂事件為根，中間事件為節(jié)，底事件為葉的具有若干級(jí)的倒置故障樹(shù)。

基于條件規(guī)則的故障樹(shù)分析法就是在故障樹(shù)分析法的故障樹(shù)的中間事件和底端事件上，增加一定的條件規(guī)則，進(jìn)行物理和邏輯判斷，確定故障樹(shù)每個(gè)的分支的選擇，以便準(zhǔn)確地進(jìn)行故障診斷分析，得出準(zhǔn)確的故障發(fā)生的原因和故障部位。

2 結(jié)合實(shí)例進(jìn)行故障樹(shù)設(shè)計(jì)

下面以轎車(chē)四缸電噴發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器電路故障為例，進(jìn)行基于條件規(guī)則的故障樹(shù)設(shè)計(jì)。

2.1 轎車(chē)電噴發(fā)動(dòng)機(jī)噴油控制原理

轎車(chē)電噴發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路主要是由：蓄電池、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)絲、噴油器、發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元（ECU）以及相關(guān)插頭和導(dǎo)線(xiàn)組成（如圖1所示）。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECM通過(guò)控制內(nèi)部的三極管的導(dǎo)通，控制噴油器信號(hào)端子（噴油器與ECM的聯(lián)接端子）與搭鐵的導(dǎo)通，使得噴油器線(xiàn)圈工作，噴油器開(kāi)始噴油；ECU內(nèi)部三極管的導(dǎo)通是通過(guò)ECM輸出噴油指令進(jìn)行控制，發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)工作循環(huán)中每個(gè)噴油器的打開(kāi)時(shí)間取決于ECM輸出的噴油指令。因此，在噴油器的信號(hào)端子測(cè)到的波形圖如圖2所示。

2.2 結(jié)合噴油控制原理進(jìn)行故障樹(shù)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

根據(jù)轎車(chē)電噴發(fā)動(dòng)機(jī)噴油控制原理，對(duì)電路控制分成三個(gè)區(qū)域（如圖3所示），分別為噴油器供電區(qū)域B、噴油器工作區(qū)域C和噴油器控制區(qū)域D，按照實(shí)踐判斷難易程度，噴油器供電區(qū)域B判斷較簡(jiǎn)單，噴油器工作區(qū)域C其次，噴油器控制區(qū)域D判斷較麻煩。最終的目的是要所有的噴油器工作，因此，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)以某個(gè)噴油器不工作作為頂事件A， B、C、D不正常作為中間事件，構(gòu)建一、二級(jí)故障樹(shù)（如圖4所示）。

E-保險(xiǎn)絲損壞；F-點(diǎn)火開(kāi)關(guān)損壞；G-電源電路故障；H-某個(gè)噴油器供電故障；I-某個(gè)噴油器信號(hào)電路故障；J-某個(gè)噴油器線(xiàn)圈故障；K-某個(gè)噴油器損壞；L-點(diǎn)火反饋信號(hào)斷路；M-曲軸位置傳感器故障；N-ECM搭鐵斷路；O-ECU故障；

根據(jù)噴油器電路圖結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行故障樹(shù)的設(shè)計(jì)，按照減少拆裝部件次數(shù)、拆裝時(shí)間，提高診斷效率的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行故障樹(shù)底事件的設(shè)計(jì)（如圖4所示）。噴油器供電區(qū)域B的底事件為保險(xiǎn)絲損壞E、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)損壞F、電源電路故障G；噴油器工作區(qū)域C的底事件為某個(gè)噴油器供電故障H、某個(gè)噴油器信號(hào)電路故障I、某個(gè)噴油器線(xiàn)圈故障J、某個(gè)噴油器損壞K；噴油器控制區(qū)域D的底事件為點(diǎn)火反饋信號(hào)斷路L，曲軸位置傳感器故障M、ECM搭鐵斷路N、ECU故障O。以上所有底事件的發(fā)生都會(huì)造成頂事件A的出現(xiàn)，因此，任一底事件的發(fā)生都會(huì)造成頂事件的出現(xiàn)，有可能只有一個(gè)故障，也可能多個(gè)故障同時(shí)存在，需要進(jìn)一步進(jìn)行故障分析推理。

2.3 基于條件規(guī)則的故障樹(shù)設(shè)計(jì)

從圖4中可知，由頂事件到達(dá)底事件必須經(jīng)過(guò)中間事件，經(jīng)過(guò)哪個(gè)中間事件決定了故障可能發(fā)生的區(qū)域，此時(shí)，如果有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)進(jìn)行故障診斷走向判斷，就可以大大地降低了故障診斷時(shí)間，提高維修效率。

在圖4 的基礎(chǔ)上加入條件規(guī)則（如圖5所示），圖中1表示打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)測(cè)量圖3中點(diǎn)火開(kāi)關(guān)2端子電壓，電壓為0V表示節(jié)點(diǎn)B出現(xiàn)故障，從而決定了下一步的故障診斷走向，具體的每個(gè)條件規(guī)則說(shuō)明如表1所示。

2.4 噴油器電路故障診斷流程圖設(shè)計(jì)

根據(jù)前面的電路圖以及設(shè)計(jì)好的故障樹(shù)繪制故障診斷流程圖（如圖6所示），通過(guò)發(fā)現(xiàn)的噴油器不工作的故障現(xiàn)象，先確定故障可能發(fā)生的故障區(qū)域。

打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)測(cè)量圖3中點(diǎn)火開(kāi)關(guān)2端子電壓，電壓為0V表示故障發(fā)生在油泵供電區(qū)域。拔下保險(xiǎn)絲測(cè)量電阻，條件為電阻無(wú)窮大，符合條件表示保險(xiǎn)絲損壞。打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)測(cè)量圖3中點(diǎn)火開(kāi)關(guān)1、2端子之間的電阻，條件為有電阻或無(wú)窮大，符合條件表示點(diǎn)火開(kāi)關(guān)損壞。依次測(cè)量蓄電池到點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的導(dǎo)線(xiàn)電阻，條件為有電阻或無(wú)窮大，符合條件表示電源電路故障，如此檢查就可以排除了油泵電路中的工作區(qū)域的故障。其他兩個(gè)區(qū)域的故障診斷以此類(lèi)推。

3 結(jié)論

實(shí)踐證明，采用基于條件規(guī)則的故障樹(shù)分析法，通過(guò)不斷試驗(yàn)總結(jié)，設(shè)計(jì)出切實(shí)可行的故障樹(shù)，大大地提高了汽車(chē)的故障診斷效率，減少維修時(shí)間，提高汽車(chē)維修作業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。其次，采用此辦法，可以防止誤診和漏診，提高了診斷的準(zhǔn)確率。另外，由于不同車(chē)型在結(jié)構(gòu)與控制原理上會(huì)有差別，因此，有針對(duì)性地進(jìn)行故障樹(shù)的設(shè)計(jì)，并不斷通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)出來(lái)的故障樹(shù)，可以大大地降低了故障診斷與維修技術(shù)的難度。如果能夠把每個(gè)設(shè)計(jì)好的故障樹(shù)做成一個(gè)專(zhuān)家?guī)欤Y(jié)合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)遠(yuǎn)程輔助診斷，甚至可以建設(shè)一個(gè)專(zhuān)家診斷系統(tǒng)。

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作者簡(jiǎn)介

篇6

一、商場(chǎng)信息系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)及其評(píng)估

信息系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法主要有故障樹(shù)分析法、故障模式影響及危害性分析、層次分析法、線(xiàn)性加權(quán)評(píng)估和德?tīng)栰撤ǖ取?/p>

商場(chǎng)信息系統(tǒng)是一個(gè)由服務(wù)器和商場(chǎng)各部門(mén)的客戶(hù)機(jī)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它龐大，復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)事件更是紛繁多樣。如果采用故障樹(shù)分析法可以把商場(chǎng)的信息系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)事件分門(mén)別類(lèi)的找出來(lái)，并根據(jù)各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)的邏輯關(guān)系，構(gòu)造出故障樹(shù)。這樣，龐大的商場(chǎng)信息系統(tǒng)中最嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)以及引起這些風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的源頭都一目了然。管理基層就能夠相應(yīng)的從最底層最小的疏漏開(kāi)始加以防范，責(zé)任到每一個(gè)操作的部門(mén)或人，防微杜漸，以免小的疏忽造成大錯(cuò)。

信息系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)分析主要針對(duì)信息系統(tǒng)中各種不同范疇、不同性質(zhì)、不同層次的威脅問(wèn)題，通過(guò)歸納、分析、比較、綜合最后形成對(duì)信息系統(tǒng)分析風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)過(guò)程。大多數(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析方法最初都要進(jìn)行對(duì)資產(chǎn)的識(shí)別和評(píng)估，在此以后，采用不同的方法進(jìn)行損失計(jì)算。

首先對(duì)于影響信息安全的要素進(jìn)行分析，引起信息安全風(fēng)險(xiǎn)的要素有，然后運(yùn)用故障樹(shù)分析法計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)因子。

二、故障樹(shù)分析法

故障樹(shù)分析法（Fault Tree Analysis- FTA)是由Bell電話(huà)實(shí)驗(yàn)室的WASTON H A 于1961年提出的一種分析系統(tǒng)可靠性的數(shù)學(xué)模型，現(xiàn)在已經(jīng)是比較完善的系統(tǒng)可靠性分析方法。

1.故障樹(shù)分析法基本原理

故障樹(shù)就是通過(guò)求出故障樹(shù)的最小割集，得到引起發(fā)生頂事件的所有故障事件，以發(fā)現(xiàn)信息系統(tǒng)中的最薄弱環(huán)節(jié)或最關(guān)鍵部位，由此對(duì)最小割集所發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵部位進(jìn)行強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)管理。

2.故障樹(shù)分析法的步驟

(1)建造故障樹(shù)。故障樹(shù)分析法就是把信息系統(tǒng)中最不嚴(yán)重的故障狀態(tài)作為故障分析的目標(biāo)，然后一級(jí)一級(jí)尋找導(dǎo)致這一故障發(fā)生的全部事件，一直追查到那些最原始的、都是已知的、勿需深究的因素為止。并且按照它們發(fā)生的因果關(guān)系，把最嚴(yán)重的事件稱(chēng)為頂事件，勿需深究的事件稱(chēng)為底事件，介于頂事件和底事件的事件稱(chēng)為中間事件用相應(yīng)的符號(hào)代表這些事件，用適當(dāng)?shù)倪壿嬮T(mén)把頂事件、底事件、中間事件連接成一個(gè)倒立的樹(shù)狀的邏輯因果關(guān)系圖，這樣的圖就稱(chēng)為故障樹(shù)。

(2)求最小割集。

定義1:在由故障樹(shù)的某幾個(gè)底事件組成的集合中，如果該集合的底事件同時(shí)發(fā)生時(shí)將引起頂事件的發(fā)生，這個(gè)集合就稱(chēng)為割集 （cut sets. CS)。

定義2:假設(shè)故障樹(shù)中存在這樣一個(gè)割集，如果任意去掉一個(gè)底事件后，就不再是割集，則這個(gè)割集被稱(chēng)為最小割集(minimal cut sets. MCS)。

(3)定量定性分析。首先我們來(lái)計(jì)算頂事件的失效概率，在掌握了“底事件”的發(fā)生概率的情況下，“頂事件”即所分析的重大風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生概率（用Pf表示）就可以通過(guò)邏輯關(guān)系得到。

設(shè)底事件xi對(duì)應(yīng)的失效概率為qi(i =1,2,..,n)，n為底事件個(gè)數(shù)最小割集的失效概率為各個(gè)底事件失效概率的積P(mcs)=P(x1∩x2∩…∩xn)=，其中m為最小割集階數(shù)，而頂事件發(fā)生概率為各個(gè)底事件失效概率的和:Pf(top)=P(y1∪y2∪…∪yk)其中，yi為最小割集，k為最小割集個(gè)數(shù)。而由于最小割集時(shí)事件的關(guān)系，Pf(top)的計(jì)算要分為以下三種情況:

①當(dāng)y1,y2m,yk為獨(dú)立事件時(shí)則有:

其中，Pi為最小割集yi的失效概率。

②當(dāng)y1,y2m,yk為互斥事件時(shí)，則有;。

③當(dāng)Pf(top)為相容事件時(shí)，則有:

我們根據(jù)以上公式可知，如果階數(shù)越少的最小割級(jí)就是越重要的，而在這些階數(shù)少的最小割級(jí)里出現(xiàn)的底事件也是比較重要的底事件，而在階數(shù)相同的最小割級(jí)中，重復(fù)次數(shù)越多的底事件越重要。

(4)各頂事件危害等級(jí)。則可用:風(fēng)險(xiǎn)因子:r=Pf+Cf-PfCf來(lái)定量的表示風(fēng)險(xiǎn)的大小。

三、商場(chǎng)信息系統(tǒng)實(shí)例分析

1.建造故障樹(shù)

(1)管理不善帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

X11.由于系統(tǒng)管理員的無(wú)意錯(cuò)誤，直接危害到了系統(tǒng)安全。

X12.管理員沒(méi)有按照安全操作規(guī)程啟動(dòng)系統(tǒng)安全的保護(hù)體系。

X13.管理員沒(méi)有按照安全操作規(guī)程啟動(dòng)關(guān)鍵性的系統(tǒng)組件。

X14.由于管理員的疏忽或是管理員自己利用系統(tǒng)物理環(huán)境的脆弱點(diǎn)，物理破壞網(wǎng)絡(luò)硬件資源。

X15.攻擊者利用社會(huì)關(guān)系學(xué)原理，非法獲取進(jìn)入和控制系統(tǒng)資源的方法和手段。

X16.某些未授權(quán)用戶(hù)非法使用資源和授權(quán)用戶(hù)越權(quán)使用資源造成對(duì)系統(tǒng)資源的誤用，濫用或使系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)混亂，而危及或破壞系統(tǒng)。

(2)被動(dòng)威脅。

X21.非法截取（獲）用戶(hù)數(shù)據(jù)，攻擊者通過(guò)對(duì)通信線(xiàn)路竊聽(tīng)等非法手段獲取用戶(hù)信息或交易數(shù)據(jù)等。

X22.密碼分析，攻擊者通過(guò)非法手段獲取了信息后，通過(guò)破譯加密的數(shù)據(jù)獲得敏感性和控制信息。

X23.信息流和信息流向分析，攻擊者通過(guò)對(duì)信息或其流向的分析，獲到信息。

(3)主動(dòng)威脅。

X31. 使網(wǎng)絡(luò)資源拒絕服務(wù)，攻擊者通過(guò)對(duì)系統(tǒng)和系統(tǒng)中的一些資源的頻繁存取甚至非法占有，使系統(tǒng)資源對(duì)系統(tǒng)喪失或減低正常的服務(wù)能力。使之不能正常工作。

X32.假冒合法用戶(hù)或系統(tǒng)進(jìn)程欺騙系統(tǒng)，攻擊者假冒成已經(jīng)授權(quán)的用戶(hù)行使一些受權(quán)限控制的操作，使系統(tǒng)混亂。

X33.篡改信息內(nèi)容，攻擊者篡改一些確定的信息或者數(shù)據(jù)，使用戶(hù)因?yàn)楂@得篡改過(guò)的信息而受騙。

X34.惡意代碼攻擊，假冒授權(quán)用戶(hù)的身份執(zhí)行惡意代碼，是系統(tǒng)產(chǎn)生異常進(jìn)程，破壞系統(tǒng)資源。

X35.抵賴(lài)，在接受到信息數(shù)據(jù)后，為了因避免接受信息所要承擔(dān)的責(zé)任而否認(rèn)接受過(guò)信息，或者在發(fā)送一條信息后，為了因避免發(fā)送信息所要承擔(dān)的責(zé)任而否認(rèn)發(fā)送過(guò)信息。

X36.信息重放，非法獲取用戶(hù)的識(shí)別和鑒別等數(shù)據(jù)后，攻擊者使用這些安全控制數(shù)據(jù)欺騙系統(tǒng)或訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)資源。

X37.偽造合法系統(tǒng)服務(wù)，攻擊者偽造系統(tǒng)服務(wù)與授權(quán)用戶(hù)交互。

2.故障樹(shù)的定量分析

電子商務(wù)模塊出現(xiàn)故障為頂事件，管理不善，被動(dòng)威脅，主動(dòng)威脅為中間事件，余下的為底事件，設(shè)頂事件和底事件發(fā)生的概率分別為Pf，q,q2,Λq16,則最小割集的失效概率為:P(mcs)=P(x1∩x2∩Λ∩x16)，而頂事件發(fā)生的概率:Pf(top)=P(y1∪y2∪y3)。

然后可由前面的系統(tǒng)分析知道，y1,y2,y3是相互獨(dú)立的事件，則有

其中，Pi為最小割集yi的失效概率。

篇7

1.引言

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于各類(lèi)機(jī)組、變壓器、電網(wǎng)等電力系統(tǒng)一次設(shè)備的可靠性研究已逐步走向成熟。電力系統(tǒng)其二次系統(tǒng)的繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置等能自動(dòng)、快速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行與可靠性。在電力系統(tǒng)其二次系統(tǒng)可靠性的研究中，繼電保護(hù)的可靠性顯得尤其重要，其不正確動(dòng)作便會(huì)使電力系統(tǒng)的故障擴(kuò)大，甚至可能發(fā)生不良連鎖反應(yīng)而造成電力系統(tǒng)崩潰，導(dǎo)致大面積停電，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此，研究繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性十分重要，本文運(yùn)用故障樹(shù)分析法對(duì)電力繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行如下研究和分析。

2.繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性模型

繼電保護(hù)系統(tǒng)是一個(gè)由繼電保護(hù)裝置、測(cè)量裝置、斷路器及其操作機(jī)構(gòu)及二次回路，由繼電器、電器元件和連接不同電器設(shè)備的導(dǎo)線(xiàn)及電纜所組成.構(gòu)成的統(tǒng)一整體，繼電保護(hù)系統(tǒng)簡(jiǎn)化邏輯圖如圖1所示。

圖1 繼電保護(hù)系統(tǒng)簡(jiǎn)化邏輯圖

電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)可以分為軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)，按照軟硬件系統(tǒng)分類(lèi)分別找出影響其可靠性的因素并建立相應(yīng)的計(jì)算模型，最后用馬爾科夫狀態(tài)法綜合求解出保護(hù)的可用度和失效率。

2.1 保護(hù)系統(tǒng)硬件失效因素及模型

保護(hù)系統(tǒng)硬件由電壓電流互感器、繼電保護(hù)裝置、二次回路、繼電保護(hù)的輔助裝置、裝置的通信、通道及接口、斷路器及其操作機(jī)構(gòu)組成。

（1）繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)裝置實(shí)際上是1臺(tái)特殊的計(jì)算機(jī)，可分為7個(gè)模塊：電源供應(yīng)模塊、中央處理模塊、數(shù)字量輸人模塊、模擬量輸人模塊、數(shù)字量輸出模塊、通信模塊、人機(jī)接口模塊。

（2）二次回路。保護(hù)系統(tǒng)二次回路主要包括測(cè)量回路、繼電保護(hù)回路、開(kāi)關(guān)控制及信號(hào)回路、操作電源回路、斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的電氣閉鎖回路等全部低壓回路。二次回路因線(xiàn)路絕緣不良、老化、容易導(dǎo)致接地或者元件連接接觸不良、松動(dòng)而造成故障。

（3）電壓/電流互感器。電壓/電流互感器將高壓側(cè)的電壓電流變換成適用于二次回路的電壓電流。

其采集量的誤差主要在于二次接線(xiàn)錯(cuò)誤和接線(xiàn)的連接松動(dòng)，所以要求互感器引出端子的極性必須正確，從電流/電壓互感器二次端子引至保護(hù)裝置的接線(xiàn)也必須正確。

（4）繼電保護(hù)的輔助裝置。包括交流電壓切換箱、三相操作繼電器箱及分相操作繼電器箱等，其主要用作二次回路的切換及作為斷路器操作的輔助控制，以滿(mǎn)足斷路器的控制操作。

（5）裝置的通信、通道及接口。高頻保護(hù)的收發(fā)訊機(jī)、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的光纖、微波的通信接口及綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)與接口是這些裝置系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，容易發(fā)生通信阻斷故障，直接影響裝置的正確動(dòng)作。

（6）斷路器及其操作機(jī)構(gòu)。斷路器及其操作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性比較低，它與繼電保護(hù)系統(tǒng)是否配合完好直接影響著故障能否完全切除。

本文采用故障樹(shù)分析法，把保護(hù)系統(tǒng)硬件失效分為兩部分，即保護(hù)的失效和斷路器的失效。設(shè)今表示保護(hù)正確，B表示斷路器正確。則系統(tǒng)失效可表示為：

（1）

因此，以保護(hù)系統(tǒng)硬件失效為頂事件建立的故障樹(shù)。設(shè)事件a：表示斷路器可靠動(dòng)作率b：表示斷路器失效;c：表示二次回路、接線(xiàn)失效;d：表示繼電保護(hù)輔助裝置失效事件e：表示電因電流互感器失效;f：表示裝置的通信、通道及接口失效;g：表示繼電保護(hù)裝置失效。

分別表示這7個(gè)事件的失效率，用下行法求最小割集，步驟如表1所示。

則硬件失效率為Y：

Y=a（c+d+e+f+g）+b=ac+ad+ae+af+ag+b （2）

各模塊的概率重要度見(jiàn)表2。從表2可以看出，保護(hù)裝置所占比例最大，其次為二次回路。所占比例越大對(duì)硬件系統(tǒng)的失效貢獻(xiàn)也就越大，反過(guò)來(lái)說(shuō)由保護(hù)裝置引起的硬件系統(tǒng)失效可能性最大，所以在保護(hù)硬件系統(tǒng)中，保護(hù)裝置還是最薄弱的環(huán)節(jié)，其次是二次回路。

為了計(jì)算各個(gè)模塊的失效率，本文采用美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)中的電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)MIL.HDBK-217E來(lái)計(jì)算裝置中元器件和各硬件模塊的失效率。

2.2 保護(hù)系統(tǒng)軟件失效及模型

在微機(jī)繼電保護(hù)中，軟件算法是實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能的核心，軟件出錯(cuò)將導(dǎo)致保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)或拒動(dòng)。導(dǎo)致軟件出錯(cuò)的主要因素有：需求分析定義不夠準(zhǔn)確，軟件開(kāi)發(fā)人員和用戶(hù)對(duì)需求的理解不同;軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失誤和算法原理誤差;編碼錯(cuò)誤;測(cè)試不規(guī)范;定值輸人出錯(cuò)。在研究軟件可靠性時(shí)可以認(rèn)為軟件可靠性也是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，可用概率分布來(lái)描述。但軟件可靠性與硬件可靠性的分析又有許多本質(zhì)的不同：硬件存在老化，其可靠性隨著時(shí)間增長(zhǎng)而遞減，但軟件不會(huì)老化，而且軟件失效隱患在測(cè)試和運(yùn)行過(guò)程中將會(huì)不斷被排除;硬件可靠性通常依賴(lài)于構(gòu)成的元器件，軟件由于其自身的復(fù)雜性和軟件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤而影響其可靠性，所以，對(duì)軟件可靠性的建模和測(cè)量問(wèn)題比硬件可靠性更具挑戰(zhàn)性。針對(duì)微機(jī)保護(hù)軟件的這種特點(diǎn)，本文采用Logarithmic Exponential模型來(lái)研究保護(hù)軟件的可靠性。

2.3 保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

隨機(jī)過(guò)程可以按照其狀態(tài)分為連續(xù)型或離散型。一個(gè)隨機(jī)過(guò)程x（t），如果集合（t1，t2，…， tn）中的時(shí)刻按次序排列，在條件X（t1）=Xi，i=1，2，….，n-1下，X（tn）-Xn的分布函數(shù)恰好等于X（tn-1）-Xn-1條件下的分布函數(shù)，則稱(chēng)具有這種性質(zhì)的隨機(jī)過(guò)程為馬爾科夫過(guò)程。繼電保護(hù)裝置的工作過(guò)程則是馬爾柯夫過(guò)程，采用狀態(tài)空間法綜合求解繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。

3.算例及分析

本文以1個(gè)220kV繼電保護(hù)系統(tǒng)為例，收集有關(guān)可靠性材料，并運(yùn)用上述模型進(jìn)行可靠性評(píng)估。其中，硬件模型中的繼電保護(hù)裝置模塊、二次回路模塊、輔助裝置模塊及通信模塊的失效率計(jì)算，得到保護(hù)裝置故障率為23.75×10-6電壓/電流互感器故障率為9.86×10-6，二次回路故障率為10.56x10-6，輔助裝置故障率為0.84×10-6，通信系統(tǒng)故障率為1.27×10-6，斷路器故障率為1.1244x10-4，硬件故障可自檢修復(fù)率m1為0.25，硬件故障不可自檢修復(fù)率腳為6.85×10-4，軟件修復(fù)率為0.25，初始故障概率m0為120.0×10-4，系統(tǒng)運(yùn)行中累計(jì)發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤數(shù)u為22，故障減少率系數(shù)e為0.126。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，確定保護(hù)硬件失效自檢檢出的概率c=0.9。將上述參數(shù)代人式（2）和式（5）可得：

n=47.342×10-610-4

n1=cn=42.608×10-6

n1=（1-c）n=4.734×10-6

n3=n（u）=120×e0.126×222=7.5044×10-6

再將n，n1，n2，n3帶入公式9得：保護(hù)系統(tǒng)的可用度A=Po=98.67%，失效度=1-A=1.33%。

4.結(jié)論

對(duì)比之前的評(píng)估結(jié)果，其計(jì)算出的保護(hù)系統(tǒng)的可用度為97.87%，本文在考慮了更多的因素后算得繼電保護(hù)系統(tǒng)的可用度為98.67%。參考2000年―2003年全國(guó)220 kV系統(tǒng)的正確動(dòng)作率數(shù)據(jù)：95.56%、99.19%、99.15%、99.14%、將上述數(shù)據(jù)與本文方法得出的結(jié)果相比較，可知本文方法更全面、更加符合實(shí)際情況、結(jié)果合理。

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中圖分類(lèi)號(hào) TB486 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-（2013）011-0128-03

上海區(qū)管自動(dòng)化系統(tǒng)是支持空中交通管制的專(zhuān)用電子系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)，空中交通管制員能夠?qū)θA東高空空域內(nèi)的航空器進(jìn)行有序的航行活動(dòng)管理。隨著航班量和系統(tǒng)運(yùn)行年限的增長(zhǎng)，自動(dòng)化系統(tǒng)的故障率不斷上升，如果不及時(shí)處理，將直接危險(xiǎn)飛行安全。針對(duì)該問(wèn)題，設(shè)備維護(hù)人員定期對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，及時(shí)識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)源，并確定應(yīng)對(duì)策略。

許多風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法采用專(zhuān)家分析法的方式，該類(lèi)方法是基于經(jīng)驗(yàn)的，缺乏可靠的依據(jù)。而本文采用的故障樹(shù)分析法可以對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行建模，然后通過(guò)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率，并找出系統(tǒng)的故障模式，這樣得出的結(jié)果更接近實(shí)際運(yùn)行情況。

1 故障樹(shù)分析法簡(jiǎn)述

1.1 概述

故障樹(shù)分析法（FauIt Tree Analysis，F(xiàn)TA）是一種演繹分析法，該方法采用樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，以系統(tǒng)不希望發(fā)生的頂事件作為目標(biāo)，從頂事件逐級(jí)向下分析，直至所要求的分析深度，最深層原因事件被稱(chēng)為底事件。該方法主要可分為定性分析法和定量分析法。

1.2 定性分析

故障樹(shù)的定性分析是通過(guò)求故障樹(shù)的最小割集，得到頂事件的全部故障模式，以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)或關(guān)鍵部位，集中力量對(duì)最小割集所發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵部位進(jìn)行強(qiáng)化，找出控制事故的可行方案。在故障樹(shù)分析法中，割集是指故障樹(shù)中一些底事件的集合，而最小割集是指在某個(gè)割集中任意去掉一個(gè)底事件，余下的底事件集合無(wú)法構(gòu)成割集，那么這類(lèi)割集被稱(chēng)為最小割集。常用的方法是Fussel-Vesely算法（下行法）。

1.3 定量分析

故障樹(shù)的定量分析就是在給定各底事件發(fā)生概率的基礎(chǔ)上，計(jì)算頂事件和中間事件的發(fā)生概率、底事件重要度等參數(shù)。在具體計(jì)算時(shí)時(shí)，可分析的變量有很多，這里，我們只給出本文應(yīng)用的內(nèi)容，即如何通過(guò)最小割集算法，計(jì)算頂事件的發(fā)生概率，基本步驟如下：

2 上海區(qū)管自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)介

上海區(qū)域管制中心的自動(dòng)化系統(tǒng)為雙冗余結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)具備多雷達(dá)處理、飛行計(jì)劃處理、告警處理、旁路雷達(dá)處理、記錄、回放等功能，目前已為上海區(qū)管/終端扇區(qū)、虹橋/浦東塔臺(tái)以及合肥地區(qū)的業(yè)務(wù)運(yùn)行提供保障。

3 基于故障樹(shù)分析法的上海區(qū)管自動(dòng)化系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用

整個(gè)評(píng)估流程的詳細(xì)步驟如下：1）故障樹(shù)建模：繪制故障樹(shù)，并在故障樹(shù)中確定底事件概率；2）定性分析：通過(guò)故障樹(shù)的最小割集，得到頂事件的全部故障模式，并定性分析底事件；3）定量分析：先確定底事件發(fā)生概率，通過(guò)最小割集算法推導(dǎo)最小割集發(fā)生概率，最后計(jì)算頂事件發(fā)生概率；4）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和緩解：確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，制定風(fēng)險(xiǎn)減緩措施。

3.1 故障樹(shù)建模

上海區(qū)管自動(dòng)化系統(tǒng)故障種類(lèi)有很多，本文選取最典型故障作為頂事件構(gòu)建故障樹(shù)（圖1），所有“底事件”（表1），以此為頂事件展開(kāi)后的節(jié)點(diǎn)能夠覆蓋常用設(shè)備（元件）故障類(lèi)型。

進(jìn)一步，為了計(jì)算，需要確定故障率數(shù)據(jù)。從理論上講，故障發(fā)生概率應(yīng)為任一瞬間發(fā)生的可能性，是一無(wú)量綱值。但從工程實(shí)踐出發(fā)，我們采用計(jì)算頻率的辦法來(lái)代替概率的計(jì)算，即計(jì)算平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）的倒數(shù)。

由于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的是總故障次數(shù)，因此計(jì)算的底事件概率是對(duì)樣本數(shù)求均值后的結(jié)果。另外對(duì)于x5事件，由于無(wú)法計(jì)算數(shù)據(jù)，因此我們給定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值為0.05。

3.2 定性分析

故障樹(shù)的定性分析就是要研究系統(tǒng)故障模式（最小割集）。通過(guò)首先Fussel-Vesely算法我們可以求得故障樹(shù)的全部最小割集：{x1，x5}，{x1，x6}，{x1，x7}，{x1，x8}，{x1，x9}，{x2，x5}，{x2，x6}，{x2，x7}，{x2，x8}，{x2，x9}，{x3，x5}，{x3，x6}，{x3，x7}，{x3，x8}，{x3，x9}，{x4，x5}，{x4，x6}，{x4，x7}，{x4，x8}，{x4，x9}，{x10}，{x11}。這22個(gè)最小割集代表了22種故障模式。其中，“x10”和“x11”是一階最小割集事件，屬于結(jié)構(gòu)重要性最高的。該類(lèi)事件一旦產(chǎn)生，將直接引起頂事件的發(fā)生，而其他底事件都處于二階最小割集中。

3.3 定量分析

定量分析主要是根據(jù)最小割集算法計(jì)算頂事件（包括中間事件）的發(fā)生概率。3.2節(jié)已經(jīng)求出了全部最小割集，接下來(lái)由公式（1）就可求得每個(gè)最小割集的概率P（yi），其中，yi={x1，x2，…，xm}為第i個(gè)最小割集yi，Pi為底事件xi的發(fā)生概率，計(jì)算出最小割集概率值：y1～y22。

另一個(gè)影響單席位正常使用的重要故障是顯示設(shè)備無(wú)法提供使用。包括BARCO，EIZO顯示器，故障率僅次于單席位主系統(tǒng)軟/硬件故障。

3.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和緩解

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要目的不是根據(jù)故障樹(shù)分析法確定風(fēng)險(xiǎn)故障概率值的大小，而是通過(guò)計(jì)算概率值確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。本文根據(jù)計(jì)算的整體概率范圍制定了一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分表，如表4。

從表4可知，該風(fēng)險(xiǎn)處于第4等級(jí)，屬于風(fēng)險(xiǎn)程度比較高的，因此必須對(duì)其采取風(fēng)險(xiǎn)緩解措施，根據(jù)前面故障樹(shù)分析法的分析，可從底事件著手，采取相對(duì)的緩解措施：如對(duì)于DS-10硬件故障除了及時(shí)維修外，也可以先期更換電源和風(fēng)扇來(lái)預(yù)防故障發(fā)生，對(duì)軟件故障可采用安裝補(bǔ)丁等方法來(lái)降低故障率。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以上海區(qū)管自動(dòng)化系統(tǒng)最常見(jiàn)的單席位故障為案例，構(gòu)建相應(yīng)的故障樹(shù)，通過(guò)對(duì)實(shí)際的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的整理，對(duì)故障樹(shù)進(jìn)行定性和定量的分析，最后量化地計(jì)算出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值，并提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)緩解措施。

今后，對(duì)該評(píng)估法的進(jìn)一步研究可以考慮這樣幾個(gè)方面：1）擴(kuò)大樹(shù)的廣度和深度，將其應(yīng)用于更多的故障類(lèi)型；2）可與過(guò)去使用的專(zhuān)家分析評(píng)估法及其他的主流評(píng)估方法進(jìn)行對(duì)比，評(píng)價(jià)方法的性能。

參考文獻(xiàn)

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1 故障樹(shù)分析法及其特點(diǎn)、流程

FTA即故障樹(shù)分析法，最早由美國(guó)貝爾電話(huà)研究所H.A.Watson于1961年提出，借助于分析可能造成系統(tǒng)故障的各個(gè)因素，將其對(duì)應(yīng)的故障樹(shù)畫(huà)出來(lái)，繼而對(duì)系統(tǒng)失效原因及組合方式進(jìn)行確定，得出其具體的發(fā)生概率，在此基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)故障概率計(jì)算出來(lái)，實(shí)施針對(duì)性糾正，促使對(duì)應(yīng)機(jī)械系統(tǒng)的可靠性得以提高，即為故障樹(shù)分析法[1]。

從其特點(diǎn)看來(lái)，主要表現(xiàn)為以下方面[2]：

①對(duì)單因素和多因素故障都可分析，且可對(duì)故障實(shí)施定量、抑或是定性分析；

②從整體各系統(tǒng)到零件，從大系統(tǒng)到小系統(tǒng)，都可進(jìn)行分析；

③可借助計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槭腔谶壿嬮T(mén)構(gòu)成的邏輯圖，具備了診斷高效、簡(jiǎn)單直觀及、易更新知識(shí)庫(kù)的特點(diǎn)。

就其運(yùn)用的流程來(lái)看，首要的是對(duì)邊界條件初始條件的定義，在此基礎(chǔ)上，對(duì)頂事件進(jìn)行定義，并結(jié)合此進(jìn)行故障樹(shù)構(gòu)建，完善后，即可實(shí)施針對(duì)性的定性分析，最終的步驟是輸出診斷結(jié)果，結(jié)合此實(shí)施對(duì)應(yīng)維修等。

2 故障樹(shù)基本事件和符號(hào)、定性分析

基本事件及對(duì)應(yīng)意義，見(jiàn)表1。

對(duì)應(yīng)的故障樹(shù)基本符號(hào)及意義方面，見(jiàn)表2。

3 定性分析

綜合看來(lái)，當(dāng)同時(shí)發(fā)生幾個(gè)底事件的前提下，方能引發(fā)頂事件發(fā)生，對(duì)應(yīng)的，定義這幾個(gè)底事件構(gòu)成的集合為的割集，基于此定義，每個(gè)割集對(duì)應(yīng)的一種故障情況。

上述情況外，存在某一個(gè)割集去掉任意一個(gè)底事件的基礎(chǔ)上，將不再是割集的情況，需針對(duì)性定義此割集為最小割集。基于此，可看出系統(tǒng)故障樹(shù)包含的所有最小割集，皆為系統(tǒng)發(fā)生故障所有模式或種類(lèi)的代表。

基于此，尋找系統(tǒng)的全部最小割集，顯然是故障樹(shù)定性分析的目標(biāo)，借此來(lái)完善工程機(jī)械故障診斷[3]。

與割集和最小割集相反，還可進(jìn)行路集和最小路集的定義。頂事件會(huì)因?yàn)閹讉€(gè)底事件集合均不發(fā)生而不發(fā)生，這樣可設(shè)定多個(gè)底事件的集合即為路集，與上述相似，去掉某路集中一個(gè)底事件，將會(huì)出現(xiàn)該路集不再是路集的路集的情況，則稱(chēng)其為最小路集，類(lèi)似于上述的最小割集，系統(tǒng)保證頂事件正常工作時(shí)的全部可能途徑，即為其意義，是研究的重點(diǎn)。

4 故障樹(shù)分析法的數(shù)學(xué)表達(dá)

結(jié)合分析需要，設(shè)n個(gè)底事件構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，y 為頂事件的狀態(tài)變量，并定義底事件的狀態(tài)變量為Xi（i=1，2，...n），這樣，當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，取值對(duì)應(yīng)的狀態(tài)變量為0，由此可得出，y是底事件狀態(tài)變量Xi的函數(shù)，表示為：

y=f（X1，X2，...Xi，...Xn）。

根據(jù)上述內(nèi)容，若某底事件集合X中，Xi即其狀態(tài)變量均等于1的情況下y也等于1，這樣，可得X為一個(gè)割集，從而當(dāng)無(wú)法找到一個(gè)割集Xi完全屬于X，則可以得出其X為最小割集，并按照下式進(jìn)行頂事件狀態(tài)變量y值取值：

對(duì)于工程機(jī)械故障診斷而言，尋找系統(tǒng)的全部最小割集顯然是實(shí)施定性分析的目標(biāo)，所以筆者只討論了和說(shuō)明了割集和最小割集的數(shù)學(xué)表達(dá)。

5 實(shí)例應(yīng)用分析

新時(shí)期基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，作為現(xiàn)代工程機(jī)械的重要?jiǎng)恿?lái)源，柴油機(jī)運(yùn)用范圍較廣，占據(jù)著工程機(jī)械維修總量的較大份額，本文涉及到的案例為Caterpillar C6.6 ACERT 型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，將對(duì)其工程機(jī)械維修中運(yùn)用故障樹(shù)分析法進(jìn)行分析。

設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)為該柴油機(jī)故障的具體表現(xiàn)，繼而將頂事件設(shè)立為“發(fā)動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)”，這樣，即可建立故障樹(shù)，如圖1所示。

結(jié)合上圖可得，共有17個(gè)頂事件對(duì)應(yīng)的底事件。依次是X17，基于此，結(jié)合故障樹(shù)邏輯關(guān)系，我們可得出共有16個(gè)最小割集，依次為：

篇10

故障樹(shù)分析又稱(chēng)事故樹(shù)分析，是安全系統(tǒng)工程中最重要的分析方法，事故樹(shù)分析從一個(gè)可能的事故開(kāi)始，自上而下、一層層的尋找頂事件的直接原因和間接原因事件，直到基本原因事件，并用邏輯圖把這些事件之間的邏輯關(guān)系表達(dá)出來(lái)。

1961年，由美國(guó)貝爾電報(bào)公司的電話(huà)實(shí)驗(yàn)室于開(kāi)發(fā)，它采用邏輯的方法，形象地進(jìn)行危險(xiǎn)的分析工作，特點(diǎn)是直觀、明了，思路清晰，邏輯性強(qiáng)，可以做定性分析，也可以做定量分析。體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程方法研究安全問(wèn)題的系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和預(yù)測(cè)性，它是安全系統(tǒng)工程的主要分析方法之一，在航空和航天的設(shè)計(jì)、維修，原子反應(yīng)堆、大型設(shè)備以及大型電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，目前，故障樹(shù)分析法雖還處在不斷完善的發(fā)展階段，但其應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，是一種很有前途的故障分析法。

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