故障樹分析法在工程機械維修中的應用

李靜

摘 要：文章闡述了故障樹分析法的特點及流程，在進行故障樹定性分析和探討其數學表達的基礎上，結合柴油機這一常用的工程機械維修實例，對故障樹分析法在工程機械維修中的具體應用進行了探討，以期能為新時期的工程機械維修行業的發展提供有益的參考。

關鍵詞：工程機械；維修；故障樹分析法；應用

中圖分類號：TG44 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）11-0033-02

當前，工程機械得到了廣泛的應用，作為大型項目施工的工具和設備，其在我國的各地的基礎設施建設等方面發揮著極其重要的作用，但也常常發生故障，對于施工質量和施工進度造成影響，基于此，對發生故障的工程機械進行及時維修很重要，針對此，基于工程機械維修可靠性方面的考慮，本文探討了故障樹分析法在工程機械維修中的應用。

1 故障樹分析法及其特點、流程

FTA即故障樹分析法，最早由美國貝爾電話研究所H.A.Watson于1961年提出，借助于分析可能造成系統故障的各個因素，將其對應的故障樹畫出來，繼而對系統失效原因及組合方式進行確定，得出其具體的發生概率，在此基礎上，將系統故障概率計算出來，實施針對性糾正，促使對應機械系統的可靠性得以提高，即為故障樹分析法[1]。

從其特點看來，主要表現為以下方面[2]：

①對單因素和多因素故障都可分析，且可對故障實施定量、抑或是定性分析；

②從整體各系統到零件，從大系統到小系統，都可進行分析；

③可借助計算機實現，因為是基于邏輯門構成的邏輯圖，具備了診斷高效、簡單直觀及、易更新知識庫的特點。

就其運用的流程來看，首要的是對邊界條件初始條件的定義，在此基礎上，對頂事件進行定義，并結合此進行故障樹構建，完善后，即可實施針對性的定性分析，最終的步驟是輸出診斷結果，結合此實施對應維修等。

2 故障樹基本事件和符號、定性分析

基本事件及對應意義，見表1。

對應的故障樹基本符號及意義方面，見表2。

3 定性分析

綜合看來，當同時發生幾個底事件的前提下，方能引發頂事件發生，對應的，定義這幾個底事件構成的集合為的割集，基于此定義，每個割集對應的一種故障情況。

上述情況外，存在某一個割集去掉任意一個底事件的基礎上，將不再是割集的情況，需針對性定義此割集為最小割集。基于此，可看出系統故障樹包含的所有最小割集，皆為系統發生故障所有模式或種類的代表。

基于此，尋找系統的全部最小割集，顯然是故障樹定性分析的目標，借此來完善工程機械故障診斷[3]。

與割集和最小割集相反，還可進行路集和最小路集的定義。頂事件會因為幾個底事件集合均不發生而不發生，這樣可設定多個底事件的集合即為路集，與上述相似，去掉某路集中一個底事件，將會出現該路集不再是路集的路集的情況，則稱其為最小路集，類似于上述的最小割集，系統保證頂事件正常工作時的全部可能途徑，即為其意義，是研究的重點。

4 故障樹分析法的數學表達

結合分析需要，設n個底事件構成一個系統，y 為頂事件的狀態變量，并定義底事件的狀態變量為Xi（i=1，2，...n），這樣，當事件發生時，取值對應的狀態變量為0，由此可得出，y是底事件狀態變量Xi的函數，表示為：

y=f（X1，X2，...Xi，...Xn）。

根據上述內容，若某底事件集合X中，Xi即其狀態變量均等于1的情況下y也等于1，這樣，可得X為一個割集，從而當無法找到一個割集Xi完全屬于X，則可以得出其X為最小割集，并按照下式進行頂事件狀態變量y值取值：

對于工程機械故障診斷而言，尋找系統的全部最小割集顯然是實施定性分析的目標，所以筆者只討論了和說明了割集和最小割集的數學表達。

5 實例應用分析

新時期基礎設施建設中，作為現代工程機械的重要動力來源，柴油機運用范圍較廣，占據著工程機械維修總量的較大份額，本文涉及到的案例為Caterpillar C6.6 ACERT 型柴油發動機，將對其工程機械維修中運用故障樹分析法進行分析。

設定發動機不轉動為該柴油機故障的具體表現，繼而將頂事件設立為“發動機不轉動”，這樣，即可建立故障樹，如圖1所示。

結合上圖可得，共有17個頂事件對應的底事件。依次是X17，基于此，結合故障樹邏輯關系，我們可得出共有16個最小割集，依次為：

[可根據故障樹提供的邏輯關系，結合給出底事件的發生概率和公式（3），即可將頂事件的概率求出。

6 結 語

綜上所述，在工程機械的維修方面，借助于故障樹分析法，可以清楚、全面地對造成故障的可能一一列出，借助于相應的定性分析，可以發現潛在的故障等等，在工程機械維修中具備了廣泛的應用前景，應當對其進行有效運用，以此提高工程建設的效率和質量等。

參考文獻：

[1] 田建濤，余志龍，閆青.故障樹分析法在工程機械維修中應用[J].工程機 械文摘，2015，（1）.

[2] 高莉春.故障樹分析法在工程機械維修與管理中的應用[J].筑路機械 與施工機械化，2014， （10）.

[3] 陳本華.故障樹分析在工程機械和汽車修理中的應用[J].專用汽車，2004，（4）.