基于故障树的故障诊断

基于故障树的故障诊断故障树分析是一种可靠性工程中常用的一种方法，用于识别和分析故障原因。

它可以帮助工程师识别系统发生故障的可能原因，通过构建故障树，分析故障树结构中的故障模式和故障主要原因，确定实际发生故障的根本原因，从而制定优化的维修方案。

故障树分析的基本步骤如下：1. 确定故障对象和故障目标首先需要明确故障对象和故障目标，即需要分析和诊断的设备或系统，和对该设备或系统所期望实现的功能要求。

2. 识别顶事件顶事件是指系统中的故障点，即需要分析和诊断的根本原因。

例如：电路短路、机器故障等。

3. 构建故障树通过逐层分解，将顶事件分解成一个个故障因素，形成故障树的结构。

通常采用的是与门、或门、非门等逻辑元件符号，在故障树上构建出故障因素的逻辑关系图。

4. 确定故障树中的故障模式在故障树结构中发现具有类似的故障因素，通过消融或剖析等手段，确定故障模式。

5. 确定故障树中的故障主要原因对于故障模式，通过进行合理的归纳和分析，确定故障的主要原因。

6. 制定维修方案综合分析并确定故障原因后，制定出相应的维修方案，并通过实现该方案，消除故障。

在进行故障树分析时，还需要注意以下几点：1. 指定适当的重要性指标在构建故障树时，需要根据实际情况指定一些重要性指标，以帮助分析和评价各个故障因素的重要程度。

2. 建立逻辑关系矩阵通过逻辑关系矩阵，可以将故障因素和设备之间的逻辑关系完整地表达出来，为故障树的构建提供更加清晰和准确的信息。

3. 进行故障树的验证和修正在故障树构建完成后，需要对其进行验证和修正，以确保它能够准确地表达故障因素的确切关系，从而减少实施方案的失误。

总之，故障树分析是一种非常有效的故障诊断方法，可帮助工程师迅速定位设备或系统的故障原因，并制定出正确的维修方案，以确保设备或系统能够按照预期功能正常运行。

AUTO AFTERMARKET | 汽车后市场基于故障树分析法的DCT典型故障分析李权　王哲湖南汽车工程职业学院　湖南省株洲市　412000摘 要： 本文针对双离合器式自动变速器（DCT)比较常见的典型故障，采用故障分析法，分别建立换挡异响故障树和挡位限制故障树，分析了两种典型故障案例的故障原因，并从故障现象和故障排除方面重点研究了挡位限制故障案例，研究中排除了离合器故障的可能性后，分析得到1-3挡拨叉的位置是主要故障原因，从而更换电液控制单元并进行相关匹配就能排除故障。

本文的研究也可以应用到DCT其它故障分析中，为故障的排除提供理论指导。

关键词：故障树　DCT　换挡异响　挡位限制　故障排除1　引言双离合器式自动变速器（DCT）是一种新型的变速器，具有结构简单、成本低、换挡迅速、动力无间断、舒适度高、经济性好、动力性好等优点，在市场上应用广泛。

但是，自2008年国内开始推广使用双离合变速器后，出现了许多使用故障，大量装配DSG的车辆被召回，原因是油液温度传感器向ECU发送了错误的温度信号，在某些情况导致ECU启动安全保护模式，中断动力影响行车安全。

本文利用故障树分析法，分别建立换挡异响故障树和挡位限制故障树，确定DCT典型故障发生机理，并进行分析；运用故障诊断方法，针对挡位限制故障案例，建立对应的故障诊断流程，提出故障诊断方法，分析出DCT典型故障协调处理方案。

2　故障树分析法的理论基础2.1　故障树分析原理故障树分析法是最成熟的分析法之一，在故障诊断中大量应用，因为其应用条件的原因很难得到普遍应用。

使用故障树进行故障分析，需要找出系统的底事件和顶事件，一般情况下最不想出现的故障被称为顶事件，引发它的直接原因被称为中间事件，逐级递减直至到底层事件，最后，运用适当逻辑门将他们组织在一起，形成树状结构，就是我们需要的故障树。

2.2　故障树分析基本原理故障树分析可以做定性分析，也可以做定量分析，其特点是形象、易懂、思路清晰、逻辑性强。

基于故障树的船舶导航雷达发射系统故障诊断与应急处理研究余枫杨晓李邵喜陈海力(大连海事大学航海学院辽宁大连116026)基金项目：中央高校基本科研业务费（3132019400）；大连海事大学教学改革项目（2020Y16）摘要：在航行中船舶导航雷达发生故障，只能通过雷达操作和回波观测对故障做出初步诊断，维修雷达存在极大困难。

文章基于故障树分析方法构建了船舶导航雷达发射系统故障树，通过定性分析得出最小割集和底事件结构重要度排序，并通过定量分析得出发射系统故障树顶事件发生概率和底事件重要度系数。

最终制定了船舶导航雷达发射系统无发射脉冲的诊断检查方案，并提出了异常雷达运行状态，回波及显示对雷达故障判断的最佳识别方法及应急措施。

研究结果可为船舶导航雷达发射系统故障的诊断和应急处理提供理论依据。

关键字：船舶导航雷达故障诊断故障树回波应急处理0 引言雷达作为国际海事组织认定的用于避碰的重要航海仪器，装载于船舶上执行观测、避碰、导航、定位功能。

驾驶员通过对雷达回波图像的观测，捕获最近会遇距离小于安全门限的目标进行跟踪，亦可选择与海图对应的参照物导航，通过对参照物的测距测方位操作确定本船船位。

雷达回波图像的正常显示对这些船载雷达的应用有重要影响，只有稳定的、最佳的雷达图像显示，才能够保证雷达跟踪目标数据的可靠性，满足各种应用要求。

在海上航行的封闭环境中，雷达故障面临检修困难的现状，及早发现雷达异常以及妥当的应急处理，是保证航行安全的极大保障。

现有的雷达故障诊断方法包括三类，基于信号处理的雷达故障诊断方法，基于解析模型的方法和基于知识的诊断方法。

基于信号处理的方法对船舶导航雷达故障诊断有地域性限制和数据传输受限的问题。

人工神经网络和模糊推理[1~3，11]较多用于基于知识的雷达故障诊断，可提高雷达故障诊断效率和诊断精度。

雷达故障诊断专家系统[4~5]不依赖于系统数学模型，以使用者的实践经验和大量故障收稿日期：2020-07-08作者简介：余枫（1982-），女，云南省通人，讲师，主要从事航海科学技术、计算机仿真技术和航海仪器等方面的研究。

基于故障树的数控机床故障诊断系统
摘要：故障诊断系统源自于诊断机械设备的故障，一般包括基于制造过程的制造设备的故障诊断与状态监测。

制造过程是指制作零件参数、零件制作流程等；制造设备一般包括机床、量具、夹具、刀具等等。

机械装置工作时的情况侦测以及故障辨别通常包括两点内容:一是在设备工作中发生异常问题时对装置的故障展开研究、辨别；一是对装置的工作情况展开实时监测。

利用对数控机床的每个分系统进行科学研究，对每个数控机床故障问题相关的工作者的经验要尽量去多方面采集和整理，并对其信息来源展开分类汇总，以此建立准确的信息数据库，利用恰当的运算技巧，通过计算机编程来实现。

关键词：故障树；数控机床故障诊断
1 关于数控机床故障诊断系统概述
1.1数控机床故障诊断技术基本组成
1.1.1对机床故障诊断的数据研究
即故障信息数据的收集、整理与判断的研究；
1.1.2对机床电气和机械部件的研究
即对导致机床电气以及机械原装置损坏的变更、消耗、变形、分解、畸变、腐蚀等变换原理的研究；
1.1.3对科学原理与逻辑判断方面的研究
通过模拟判断、逻辑判断、科学推理和计算机模拟等手段，检测故障出现的为止以及故障产生的原因。

1.2常用的基于故障数的数控机床诊断方法。

基于故障树的智能故障诊断方法．故障树理论基础故障树分析法(fault tree analysis, FTA)是分析系统可靠性和安全性的一种重 要方法，现己广泛应用于故障诊断。

基于故障的层次特性， 其故障成因和后果的 关系往往具有很多层次并形成一连串的因果链, 就构成故障树。

故障树(FT)模型是一个基于被诊断对象结构、功能特征的行为模 型,是一种定性的因果模型, 以系统最不希望事件为顶事件, 以可能导致顶事件 发生的其他事件为中间事件和底事件, 并用逻辑门表示事件之间联系的一种倒树状结构。

它反映了特征向量与故障向量 (故障原因 )之间的全部逻辑关系。

故障树法对故障源的搜寻直观简单,它是建立在正确故障树结构的基础上 的。

因此建造正确合理的故障树是诊断的核心与关键。

但在实际诊断中这一条件 并非都能得到满足,一旦故障树建立不全面或不正确, 则此诊断方法将失去作用。

二．基于故障树的故障诊断方法故障树分析法(Fault Tree Analysis , FTA)又叫因果树分析法.它是目前国际 上公认的一种简单、有效的可靠性分析和故障诊断方法, 是指导系统最优化设计、 薄弱环节分析和运行维修的有力工具。

故障树分析法首先要在一定环境与工作条件下, 找到一个系统最不希望发生 的事件,通常以人们所关心的影响人员、 装备使用安全和任务完成的系统故障为 分析目标,再按照系统的组成、结构及功能关系,由上而下,逐层分析导致该系 统故障发生的所有直接原因,并用一个逻辑门的形式将这些故障和相应的原因事 件连接起来, 建立分析系统的故障树模型, 从而, 形象地表达出系统各功能单元 故障和系统故障之间的内在逻辑因果关系。

这种方法既能分析硬件本身的故障影响,又能分析人为因素、 环境以及软件的影响． 不仅能对故障产生的原因进行定 性分析,找出导致系统故障的原因和原因组合, 确定最小割集和最小路集, 出系统的薄弱环节及所有可能失效模式, 还能进行相关评价指标的定量计算。

（a ）中控门锁系统故障树图1（b ）中控门锁系统故障树中控门锁系统故障电路故障所有门锁失效熔断器熔断遥控器失效车身控制系统故障遥控器本身故障开关故障没电线路故障没匹配好门控灯开关故障分开关至电动机断路输入电动门锁的电源线路故障电源与门锁执行器有故障不能自动落锁（闭锁）中控门锁系统故障门锁工作混乱门锁工作不良（不能全部完成开锁闭锁）开锁或闭锁继电器故障连接线路故障门锁控制开关损坏门锁电机损坏控制单元控制程序错乱控制线间隙短路相关电路损坏控制模块终止了自动闭锁功能车速传感器损坏导线接头松脱开关出头烧坏触点接触不良线圈烧断诊断工艺流程如图2所示。

图2宝来车门遥控失效故障二：新买的宝来1.6L轿车，隔天车主发现中控门锁失效。

检修过程及分析：接车后，检查支架上的S14（10A）熔断丝，发现已烧毁。

维修人员为车辆更换了保险丝，发现中控门锁恢复正常。

所以认为可能是瞬间过流的偶发性故障，因此没有做进一步检查。

车主将车提走，但是第二天车主又将车开过来，反映中控门锁又失效了，再次检查还是支架上的保险丝烧断。

询问车主，车主反映在车上加装了防盗器，因此，维修人员怀疑在加装防盗器时可能使得线路破损或者防盗器本身在工作时就有较大的电流。

维修人员在征得车主同意后，将车辆的防盗器拆除，复原原来车上的电路。

但是几天后故障再次出现，同一个保险丝烧断。

查看相关的电路图，发现支架上的S14保险丝同时给车内的照明灯和舒适系统的中央控制单元供电，车内照明灯包括了左右化妆镜照明灯、左右前车门警报灯、前后左右阅读灯等多个部图3宝来中控门锁失效3总结本文通过对不同车型以及各种中控门锁电路的了解、分析、电器与电路故障总结，最终能够准确、快速判断出汽车电器与电路部分的故障，并作出合理的维修、改进方案。

编写汽车中控门锁电路故障树图，搜集和掌握中控电路常见故障的分析与诊断流程，并完成汽车中控电路典型故障诊断方法的分类整理及诊断流程的分析归纳。

以便于对汽车典型的中控门锁故障进行排除。

基于故障树的故障诊断专家系统研究【摘要】故障树分析方法是通过树形逐级细化分析，将系统故障的成因由总体到部分详细表示出来，将故障树分析方法应用于故障诊断专家系统，不但能解决诊断知识获取的难题，还能够使专家知识库尽可能的简化，降低冗余。

【关键词】故障树；故障树分析法；故障诊断专家系统1.故障树分析法与故障诊断专家系统的概念故障树是一种能体现故障传播关系的逻辑关系图，反映了系统故障与导致系统故障的各种因素之间的逻辑关系[1]。

故障树分析（fault tree analysis，fta）方法[2]，是一种将系统故障形成原因由总体到部分按树状逐级细化的分析方法，是对复杂系统进行可靠性分析的有效工具，目的在于判明基本故障，确定故障原因、影响和发生故障的概率。

故障诊断专家系统是将专家知识与计算机结合在一起，按照规定的推理算法，通过人机接口让使用者与计算机进行对话，由使用者回答系统提出的问题，系统根据提问和回答问题的答案进行推理，最终给出诊断结论。

2.故障树分析法与故障诊断专家系统的共同点将诊断专家系统和故障树分析法进行对比，可知故障诊断专家系统与故障树分析法之间存在相同点。

（1）故障树可以作为故障诊断专家系统的故障模型。

诊断专家系统的任务是当部件失效时利用各种信息，依据知识库中的知识，通过推理确定部件失效的故障模式，找出故障源和故障原因，推理过程与故障树的逻辑关系相似。

（2）从知识获取的角度来看，故障树具有标准化的知识结构[3]，若利用故障树知识结构生成诊断专家系统知识库，可表示诊断问题的求解策略，同时可以极大地降低系统知识获取的难度。

实际上，故障树的顶事件（故障现象）是对应于专家系统要分析解决的任务，其底事件（故障原因）对应于专家系统的推理结果，而故障树由顶到底的层次和逻辑关系对应于专家系统的推理过程。

3.故障树分析法适合于专家系统知识库的建造的原因将故障树的割集同诊断专家系统的知识库联系起来，故障树的一个割集是系统的一种失效模式，同时对应于知识库的一条规则。

故障树分析法在汽车故障诊断中的应用化工生产常处于易燃、易爆、有毒的生产环境中，经常会引发各类事故。

拟建的亚洲首家甲醇羰基化合成醋酐生产即属此类。

应用FTA对其进行分析，目的在于找出事故发生的基本原因事件，以便对甲醇羰基化生产醋酐采取安全措施和加强安全监控。

1故障树分析方法概述1.1故障树分析法简介故障树定性分析就是将致命性故障或灾难性危险等产生的原因由树干到树枝逐级细化，进而分析致命性故障或灾难性危险与其产生原因之间的因果关系，进而找出所有可能的风险因素。

故障树定量分析是由下至上依据底层事件发生的概率以及逻辑门关系，算出系统总事故的概率，并且还能将底层事件风险依据概率大小排序，并针对性确定风险控制措施和方案。

其一般流程为：选择顶事件+构造故障树+定性识别出导致顶事件发生的所有底层事件+定量分析计算顶事件发生概率及底事件的重要度+提出各种风险控制措施和方案。

在轨道车辆工程中，可运用故障树分析车辆已暴露的故障，进而获得影响车辆正常工作的关键要素，并进行针对性质量控制，也可以在车辆研制的初始阶段对其进行建树分析，进而确定设计中的薄弱环节，提出改进措施。

1.2故障树的建立在故障树分析中，位于故障树顶端的是故障树分析的目标和关心的结果事件，定义为“顶事件”，将所分析系统的各种故障和失效、不正常情况等定义为“故障事件”，用“成功事件”定义所分析系统各种正常状态和完好情况。

将位于顶事件与底事件之间的中问结果事件定义为中间事件。

常用的符号包括事件符号、逻辑门符号和转移符号等。

在建立故障树前，首先要对系统进行全面深入的了解。

系统的设计、制造、安装调整、使用运行、维修保养等方面的技术文件和数据资料等都要被分析和研究。

除了要考虑系统本身的因素外，还要考虑人为因素及环境因素的影响。

对系统及单元的功能和失效以及人为因素及环境因素，应给予明确的定义。

在故障树分析中，将由单元本身引起的事件称为“一次事件”，将由人的因素或环境条件引起的事件称为“二次事件”。

3个智能故障诊断方法
智能故障诊断的方法主要有以下三种：
1. 基于故障树的方法：这是一种图形演绎法，将系统故障与导致该故障的各种因素形象地绘成故障图表（故障树），能直观地反映故障、元部件、系统及原因之间的相互关系。

这种方法的优点是简单易行，缺点是对于复杂的系统，故障树可能会非常庞大而不适用，并且其依赖性较强。

2. 基于案例的推理方法：这种方法能通过修改相似问题的成功结果来求解新问题。

3. 基于模糊推理的方法：这种方法利用模糊集合论和模糊逻辑的思维，处理不确定或不精确的知识，从而推理出结论。

这三种方法在具体使用时需结合实际情况和诊断需求，必要时可以咨询专业人士。