時間：2023-06-06 09:33:12
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇故障樹分析，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關 鍵 詞 變流器箱；動車組；CRH1；故障樹
中圖分類號：U266 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）031-084-01
變流器箱作為變流器的載體，對于動車組起著重要的作用。動車在運行過程中，由于振動和箱體自身重量的原因，會造成箱體變形。針對變流器箱的安裝結構存在的缺陷，進行相應的改進。
1 故障樹分析法
故障樹分析（Fault Tree Analysis，簡稱FTA）方法在可靠性工程中應用廣泛，也就是可靠性工程中進行可靠性分析的常用方法。這種方法可以對系統的可靠性進行評價，也可以對產品制造工藝、使用維修、運行管理中所發生的問題進行分析。故障樹分析法是在系統的設計過程中通過對可能造成系統失效的各種因素進行分析，因素可能包括硬件、軟件、環境以及部分人為等；針對各項因素畫出邏輯框圖，從而確定導致系統失效的各種可能或發生的概率。根據故障樹的分析結果可以提出相應的解決辦法和整改措施，以提高產品的使用性能。
故障樹分析是用規定的邏輯符號從故障的現象描述到故障產生的根源，按樹狀結構自上而下逐層細化，找出所有可能的導致事件發生的直接因素，及其相互間的邏輯關系，直到找出事故的根本原因，即故障樹圖的基本事件為止，以此找出并確定系統故障原因的各種可能和發生概率，并進行改進，由此提高系統的可靠性。
故障樹分析所繪制的故障樹圖是一種邏輯因果關系圖，故障樹圖是從上到下逐級建樹，逐級找出原因，利用樹狀樣式的圖來表達造成系統失效的最終事件。整個故障樹圖分為頂事件、中間事件和底事件三個模塊。
頂事件：所謂頂事件位于故障樹的頂端即導致系統完全失效的最不希望發生的事件，也就是要研究的事件。
中間事件：類似樹枝，處于故障樹中間，導致發生頂事件的直接原因，而非根本原因。
底事件：處于故障樹最底端的基本事件，也就是導致系統失效的根本原因。
故障樹分析是將系統中最不希望發生的故障作為故障樹的頂事件，逐項分析找出導致頂事件發生的直接原因以及他們之間的邏輯關系并用特定的邏輯符號表示出來，一直分析到不能再分解為止（即找出了底事件）。
要想建立合理有效的故障樹，必須是在可靠性分析的基礎上，加上深入的分析而得出。因此建立故障樹的步驟為：首先是熟悉整個系統，確定頂事件，其次找出導致頂事件的直接原因和根本原因，最后建立故障樹。
2 變流器箱故障樹分析
牽引變流器是CRH1型動車組上重要的大型電氣設備，其內部安裝了大量的電器元件，結構復雜且自身重量較大，隨著動車組運營的速度不斷提高，作為電器部件的載體牽引變流器的箱體顯得非常重要，首先要保證牽引變流器能夠安全的安裝在動車底部，其次要保證變流器箱體能提供正常的工作環境，使內部的電器部件能夠正常安裝，因此對變流器箱體結構的分析是牽引變流器設計的重要組成部分。
CRH1型動車組中的變流器箱一旦出現故障則導致整列動車無法運行，本文中將以變流器箱故障為頂事件展開故障樹分析。經過仔細的思考分析，確定導致變流器故障的中間事件分為四個方面：設備功能損壞、冷卻系統損壞、電氣線路損壞。經過與有經驗的技術人員討論，最后確定了安裝強度不夠、部件疲勞變形、短路等8個基本事件。該變流器故障的故障樹如圖1所示。
對該故障樹進行定性分析，找出頂事件（變流器故障）出現的多少種可能性，揭示處于故障狀態系統中的薄弱環節、必須進行改進的故障。在圖1的變流器箱故障樹中可以確定變流器箱的變形是導致變流器箱故障的最大可能性。變流器箱的安裝位置無法改變，因此需要將變流器箱的安裝強度加大，以確保變流器箱在現有的運行環境下最大量減少變形，保證變流器的功能。
3 結論
本文主要講述利用故障樹分析方法對變流器的失效進行分析，找到變流器失效的主要原因，為安裝強度的改進做好準備。故障樹的建立是嚴謹的工作，需要具備豐富的工作經驗，實用性強，能很好的滿足實際生產的需要，具有一定的技術進步意義和應用價值。
參考文獻
[1]劉冬偉，王優強.抽油桿斷脫故障樹分析[J].石油礦場機械，2007，36（9）.
Abstract: Failure Tree Analysis（FAT）, also known as falut tree analysis, is a method to analyze the causes of the system failure from whole to the parts according to the tree structure step by step. From the systemic point of view, the failure may be caused by defects and performance of specific components（hardware）, or caused by software, for example, the procedural errors of automatic control devices. In addition, the improper operation of operators or not attentive operation also can cause failure. Therefore, we should apply this method to analyze and diagnose the common fault of the diesel engine system.
關鍵詞：故障樹；發動機系統故障；柴油發動機
Key words: fault tree；failure of engine system；diesel engines
中圖分類號：TM31文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2011）13-0042-02
0 引言
故障樹分析法簡稱FTA（Failure Tree Analysis），是1961年為可靠性及安全情況，由美國貝爾電話研究室的華特先生首先提出的。其后，在航空和航天的設計、維修，原子反應堆、大型設備以及大型電子計算機系統中得到了廣泛的應用。目前，故障樹分析法雖還處在不斷完善的發展階段，但其應用范圍正在不斷擴大，是一種很有前途的故障分析法。故障樹分析（FAT）是一種適用于復雜系統可靠性和安全性分析的有效工具，是一種在提高系統可靠性的同時又最有效的提高系統安全性的方法。當前，超大型工程的建設，對可靠性，安全性提出了更高的要求，因此，故障樹分析法已經廣泛的應用到宇航，核能，化工，電子，機械和采礦等各個領域。
1 故障樹分析法的特點
它是一種從系統到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。它從系統開始，通過由邏輯符號繪制出的一個逐漸展開成樹狀的分枝圖，來分析故障事件（又稱頂端事件）發生的概率。同時也可以用來分析零件、部件或子系統故障對系統故障的影響，其中包括人為因素和環境條件等在內。它對系統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件所引起的系統故障，而且也可以分析多個構件不同模式故障而產生的系統故障情況。因為故障樹分析法使用的是一個邏輯圖，因此，不論是設計人員或是使用和維修人員都容易掌握和運用，并且由它可派生出其他專門用途的“樹”。例如，可以繪制出專用于研究維修問題的維修樹，用于研究經濟效益及方案比較的決策樹等。
2 故障樹的建立
故障樹是實際系統故障的組合和傳遞關系正確而抽象的表達，建樹是否完整會直接影響定性，定量分析的結果，是關鍵的一步。建樹方法分為人工建樹和計算機輔助建樹，建樹就是按照嚴格的演繹邏輯，從頂事件開始，向下逐級追溯事件的直接原因，直至找出全部底事件為止。根據故障樹分析方法確定頂事件是發動機無法正常運轉。而引起的原因主要為：飛車故障，缸體故障，燒瓦故障，曲軸故障，飛輪碎裂，氣門落缸等（其中任意原因都可導致發動機故障）。以這幾項作為次要事件，逐漸往下分析其原因，層層深入，最終建立起柴油發動機的失效故障圖。見圖1。
圖1中，方框的事件代表結果事件，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，是導致其他事件發生的原因事件。
其中，各個數字和字母代表的含義為：①“飛車”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氣門落缸。
A：燃油超供 a1：噴油泵柱塞被卡，a2：拉桿及調速器的活動部位卡滯，a3：調速器系統故障
B：竄燒機油 b1：空氣濾清器油盤油面過高，b2：曲軸箱，b3：回游孔堵塞
C：散熱系統工作不良
D：機油壓力過大 d1：機油質量不好，d2：油流動磨損，d3：軸瓦卸油，d21：機油泵磨損，d22：曲軸油道工藝脫落
E：軸瓦預金緊高度不合要求
F：機油問題f1：機油品質不佳，f2：機油壓力過低，f3：機油濾清器使用不當
G：軸瓦和軸頸裝配間隙過小
H：曲軸問題h1：曲軸軸頸兩端圓角過小，h2：曲軸自身質量差，h3：曲軸裝配間隙過大，h4：曲軸不良
I：供油時間和供油量出錯
J：主軸瓦不同軸
K：活塞的裝配問題k1：活塞與汽缸配合間隙過大，k2：活塞方向裝反或活塞變，k3：汽缸墊過薄，k4：連桿裝配不好或連桿彎曲
L：燃燒不良l1：燃燒室內積碳嚴重，l2：可燃氣體燃燒過快
M：噴油提前角過大
N：制造加工或裝配不當 n1：飛輪殼緊固螺栓松動，n2：曲軸軸向或徑向間隙過大，n3：曲軸與飛輪殼同軸度較差
O：傳動組件平衡超差
P：使用不當因素p1：油使用不當，p2：發動機溫度過高，p3：填壓器竄油，p4：嚴重超載，p21：冷卻添加不足，p22：點火時機不正確，p23：節溫器工作不良
Q：裝配和加工因素q1：活塞裝配間隙過小，q2：活塞環開口間隙太小，q3：活塞緯度影響
R：氣門桿折斷
S：氣門彈簧折斷
T：氣門彈簧座開裂
U：氣門鎖靠攏夾脫落
3 定性分析
故障樹的定性分析主要任務是尋找導致頂事件發生的所有可能的失效形式，也就是要找到故障樹的最小割集或全部最小割集。割集代表了該系統發生故障的可能性，最小割集（MCS）是底事件不能再減少的割集。一個最小割集代表引起故障樹頂事件發生的一種模式，最小割集發生時，頂事件必然發生。最小割集指出了處于故障狀態的系統所必須修理的基本故障，指出了系統的最薄弱環節。求解最小割集的方法有上行法，質數法和下行法。這里主要介紹下行法。下行法（fussell-vesely法）特點是從頂事件開始從下逐級進行，遇到與門就把與門下面的所有輸入事件均排列成同一行;遇到或門就把或門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的柴油發動機系統所必須修理的基本故障。通過對最小集合的分析，可以找到發動機系統的薄弱環節以提高工作的可靠性。
4 結論
4.1 文中給出的柴油發動機機故障書能夠較全面清晰的反映發動機系統故障成因，故障之間關系，以及各種可能故障傳遞途徑。
4.2 故障樹為設計，檢測，維護和維修柴油發動機提供了一種形象圖解，指導人們去查找故障，改進和強化系統的關鍵部分。為柴油發動機系統的可靠行提供了有效的定性分析和定量評價方法。
4.3 在柴油發動機的實際工作中，經常遇到不同故障程度的底事件，將其計算并求出最小割集，有助于掌握柴油發動機故障的規律和特征。故障樹分析理論可以進一步將常規的故障診斷方法和計算機程序技術有機的結合起來，形成專家系統，這樣可以方便和快捷的進行故障診斷。
參考文獻：
關鍵詞：船舶主機系統；故障診斷；故障樹分析法
船舶主機系統包括多項設備、多重裝置，船舶系統故障來自于多方面，必須加大對船舶系統故障的分析力度，采用科學的故障分析法，便于及時發現故障，找到故障成因，進而采取措施來解決問題、解除故障。故障樹分析法能夠為船舶主機系統故障診斷提供科學的措施和方法，通過畫出故障樹形圖，其中劃分為樹干與樹梢，各類故障以及對應的成因分布其中，對船舶主機系統進行全方位的故障分析。
1 故障樹分析法
故障樹分析法是專門針對故障通過繪制樹形圖譜來分析故障的過程，屬于可靠性設計的科學方法，屬于從結果到原因的全方位分解與剖析。設置一個故障可能性層列，其中最不可能出現或結果最壞的事件被叫作“頂事件”，立足于該事件從中分析造成此事件的眾多因素和原因，將其納入故障樹的第二級，再對應發現造成二級故障的原因，稱之為三級故障，逐層剖析、逐步分解，最后獲得一個最底層引發故障的因素，被叫作底事件。將分布于頂部和底部中間的一系列故障叫作中間故障事件，從頂部到底部逐層鏈接最終將形成一個從上到下的樹形結構，也就是人們所稱的“故障樹”。
2 船舶主機系統故障診斷中故障樹的創建
主機作為船舶系統內部一項重要設備，由于長時間運行，如果檢修不到位、運維不合理或者檢修人員的水平有限等都可能釀成多種故障問題，對此則需要高效、精準地判斷故障成因，再結合主機系統的相關資料以及故障分析中的相關數據等來判斷故障類型，再有針對性地采取措施來解除故障。
船舶主機系統不同于普通的機電設備，其主機設備內部構造復雜，存在眾多影響主機運行的不良因素、不良因子。有必要圍繞主機系統創建一個故障樹，利用故障樹分析法來逐層分析與分解船舶主機系統的故障和問題，理論與現實相互配合的方式來深入剖析故障，結合主機系統實際的運行原理以及相關工作經驗等來創建一個故障樹示意圖。實際的故障樹分析法主要可以采用定性與定量分析相結合的方式，每一類方法都有自身的優勢和特c。
2.1 定性分析
定性分析是故障樹分析法的一個必備方法，依照最小割集法原理，可以得到故障樹最小割集，如圖1所示。
2.2 定量分析
船舶主機系統不同類型故障的相關數字、數據統計對應見表1。
參照上表分析，船舶主機系統長時間運轉對應將得到監測到一系列故障，對應形成以上數據，采用定量計算的方法來對應分析出船舶主機系統無法常規運轉狀態下的有效度。所謂的“有效度”指的是船舶機械以及船舶相關的裝備系統無法在常規狀態下運行，以及出現故障問題以后，在一個特定時間范圍內可以被維修、恢復功能的效度，在這一過程中船舶依然可以按照常規運轉，其生產概率不會受到影響，對此可以利用以下公式來計算得出船舶系統的效度：
按照上面的公式，其中λ=a×10-4對應各自算出故障系統的一系列效度值，經計算能夠得出船舶主機系統無法常規運行故障概率為18.09，系統被修復的概率：0.62，將以上數值帶入公式，得出效度值：A=0.9945，以上數據數值說明船舶主機系統中的各項故障都能被有效修復，維持主機系統的常規運行。
3 船舶系統的故障樹形分析
船舶主機系統有著自身的結構構造，具體包括：油管系統、冷卻系統、泵系統以及貯存性零部件等。其中某一部件出現問題，則將使得系統整體上走向故障狀態，其中冷卻系統又可能發生以下方面的故障：溫控故障、海水管故障等，泵系統又包括兩個型號的泵體，當它們共同處于故障狀態時，則將導致主油泵系統出現故障問題，對此可以嘗試創建一個故障診斷樹形圖來深入分析主機系統故障。
4 故障樹有利于故障的排除
故障樹形圖為故障的診斷與排除創造了條件，可以參照此樹形圖來高效地判斷、識別故障，同時，根據機器設備以及系統等的工作狀態、運行狀態來逐步、逐層來測試、分析系統中各項儀器、設備等的運行情況，從而高效地識別故障的成因，圍繞故障成因來判斷故障發生概率，再結合造成故障的原因來采取措施及時排除故障。
故障樹形圖為故障的判斷、分析與診斷創造了條件，使得故障分析者能夠從樹干出發再逐漸過渡到枝杈部分，對應來分析故障成因，為船舶主機系統故障的查找提供了一個更加便捷、直接的通道，能夠提升故障查找工作效率，確保更多故障能夠被精準、高效地查找。
5 結束語
故障樹分析法能夠為船舶主機系統故障的診斷與分析創造條件，為其提供了更加直接、有效的方法，及時發現故障，科學分析故障的成因，以及各類故障之間的關系等，是一項需要深入提倡與運用的科學方法。
參考文獻
[1]朱繼洲.故障樹原理和應用[M].西安交通大學出版社，1989.
【關鍵詞】故障樹分析法；工程機械維修與管理；應用要點
目前，我國智能化、大型化基礎設施建設進入了重要時期。而這些包含工程機械的大型化基礎設施建設與人民的日常生活息息相關。其中，在大型化基礎建設施工項目中，工程機械的工具與設備有著不可或缺的作用。而在《資本論》中，馬克思曾提到：“一臺機器的構造，不管怎樣完美無缺，進入生產過程后，在實際使用上就會出現一些欠缺，必須用補充勞動來糾正。”可見，對工程機械進行維修與管理，是意義重大且極為必要的事情。但工程機械修與管理過程中，通常會出現診斷錯誤，從而浪費了大量的物力、人力和財力。尤其是大規模的工程項目施工中，關鍵設備及其關鍵部位的安全性能夠直接影響工程施工質量和施工進度。同時，工程項目的施工現場一般沒有復雜診斷設備，因而，可靠的診斷方法在分析工程機械故障問題時，顯得極為重要。
1. 故障樹分析法概念及特點
故障樹分析法，即故障樹分析技術是在1962年由美國貝爾電報公司開發研究的，其在系統故障分析、系統可靠性設計、安全工程等有廣泛應用。故障樹分析法，是將系統故障的形成原因從總體到部分，根據樹枝狀的逐級細化的一種分析方法。首先，故障樹分析法將研究系統中最不期望發生的故障，作為故障分析目標，即“頂事件”，接下來逐級探查可直接導致故障發生的“中間事件”與“底事件”，最后，使用適當邏輯門將“頂事件”、“中間事件”與“底事件”聯系在一起，形成故障樹，并根據故障樹圖形化分析導致系統出現故障及證實體統故障的諸多因素之間邏輯關系。
故障樹分析法的主要特點包括：①自大系統至小系統、自整機各個系統至零件，采取逐級細化方法進行分析；②可進行單因素故障分析，也可進行多因素故障分析，不僅可采取定性方法分析系統故障，同時也可采取定量分析法進行系統故障分析；③故障樹系基于邏輯門所構建的邏輯圖，可由計算機完成。同時，故障樹分析法還具有知識庫容易更新、診斷高效以及簡單直觀的特征。
2. 故障樹分析法的流程、基本事件及符號
故障樹分析法流程共計5步，主要是定義邊界條件與初始條件、定一定時間、構建故障樹、定性分析與輸出診斷結果。同時，故障樹分析法的基本事件與符號均有不同的代表意義，具體見表1.
3. 故障樹分析法――定性分析
在故障樹中所對應的底事件中，如果某幾項底事件在同一時間發生，且必定引發故障樹中對應的頂事件時，則可將這幾項底事件所構建形成的集合稱為“割集”。顯而易見，每個割集可對應整個系統中故障的某種情況。如果割集中，某個割集去除其中任何一項底事件之后，這個割集就不再成為割集，那么可將這個割集定義為最小割集。由最小割集定義可知，整個系統中所包含的全部的最小割集，即代表系統出現故障的全部故障種類與故障模式。在故障樹分析法當中，最小割集作用體現于為維修系統故障提供了必須維修的最基本的故障點。對工程機械故障診斷而言，故障樹分析法中的定性分析目標，是探尋整個體統中全部的最小割集。此外，還有除割集與最小割集以外的定義，即路集與最小路集，如果某幾項底事件集合均不發生，則頂事件同樣不發生，那么這幾項底事件所構成的集合為路集。相應的，去掉整個路集中任意一個底事件，此路集不再為路集，那么這個路集即為最小路集。路集與最小路集的定義，同割集與最小割集的定義相反。最小路集可代表整個系統確保頂事件正常運行時所有的可能途徑。
4. 故障樹分析法在工程機械維修與管理中的作用
故障樹分析法于實際工程機械維修與管理應用中，具有以下四方面的作用和優越性：①故障樹分析屬于一種圖形演繹的方法，故障樹的圖形可清晰表達整個體統內在的聯系，同時揭示出體統和零件之間邏輯關系。故障樹分析法，是故障事件在一定條件下的邏輯分析法，其可圍繞特定故障狀態進行層層深入的研究分析，以此尋找出整個體統所有的故障譜和薄弱環節。②在工程機械維修和管理中使用故障樹分析法，可考慮所有的有可能導致系統失效的各類因素，如此不但能分析出某些機械零件故障對于整個體統的影響，還能考慮到環境因素、人為因素和軟件因素等。 ③故障樹圖建成之后，對于不曾參與過系統設計的維修人員和管理人員而言，相當于一個形象管理與維修指南，因而，可以用故障樹分析法來培訓系統管理及維修人員，同時也可檢查系統發生故障的原因。④故障樹分析法對系統發生的故障作定量分析和定性分析。其不僅能分析因單個零件引發的系統故障，還能分析多個部位出現故障所引發的系統故障。
5. 結語
綜上所述，故障樹分析法具有以下優點：能將故障發生原因全面而直觀的表現出來，有利于管理人員進行定量分析和定性分析；有利于管理人員探尋原本未發現的機械問題，從而找到系統潛在故障；通過故障樹的建立，清晰的列出各種導致故障發生的可能，為施工現場維修人員進行準確而快速的檢查、維修提供依據；可經過建立故障樹而發現由環境因素或者人為因素形成的故障，方便在不同施工環境中設置并完善機械檢查與維修制度。
參考文獻
[1] 龔雪. 工程機械智能故障診斷技術的研究現狀及發展趨勢[J]. 機床與液壓. 2011（14）：124―126.
關鍵詞 風險評估；故障樹；最小割集算法；風險緩解
中圖分類號 TB486 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-（2013）011-0128-03
上海區管自動化系統是支持空中交通管制的專用電子系統。通過該系統，空中交通管制員能夠對華東高空空域內的航空器進行有序的航行活動管理。隨著航班量和系統運行年限的增長，自動化系統的故障率不斷上升，如果不及時處理，將直接危險飛行安全。針對該問題，設備維護人員定期對自動化系統進行風險評估，及時識別風險源，并確定應對策略。
許多風險評估方法采用專家分析法的方式，該類方法是基于經驗的，缺乏可靠的依據。而本文采用的故障樹分析法可以對系統故障進行建模，然后通過歷史數據進行分析，計算風險發生概率，并找出系統的故障模式，這樣得出的結果更接近實際運行情況。
1 故障樹分析法簡述
1.1 概述
故障樹分析法（FauIt Tree Analysis，FTA）是一種演繹分析法，該方法采用樹狀結構，以系統不希望發生的頂事件作為目標，從頂事件逐級向下分析，直至所要求的分析深度，最深層原因事件被稱為底事件。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
故障樹的定性分析是通過求故障樹的最小割集，得到頂事件的全部故障模式，以發現目標系統的最薄弱環節或關鍵部位，集中力量對最小割集所發現的關鍵部位進行強化，找出控制事故的可行方案。在故障樹分析法中，割集是指故障樹中一些底事件的集合，而最小割集是指在某個割集中任意去掉一個底事件，余下的底事件集合無法構成割集，那么這類割集被稱為最小割集。常用的方法是Fussel-Vesely算法（下行法）。
1.3 定量分析
故障樹的定量分析就是在給定各底事件發生概率的基礎上，計算頂事件和中間事件的發生概率、底事件重要度等參數。在具體計算時時，可分析的變量有很多，這里，我們只給出本文應用的內容，即如何通過最小割集算法，計算頂事件的發生概率，基本步驟如下：
2 上海區管自動化系統簡介
上海區域管制中心的自動化系統為雙冗余結構，系統具備多雷達處理、飛行計劃處理、告警處理、旁路雷達處理、記錄、回放等功能，目前已為上海區管/終端扇區、虹橋/浦東塔臺以及合肥地區的業務運行提供保障。
3 基于故障樹分析法的上海區管自動化系統風險評估應用
整個評估流程的詳細步驟如下：1）故障樹建模：繪制故障樹，并在故障樹中確定底事件概率；2）定性分析：通過故障樹的最小割集，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：先確定底事件發生概率，通過最小割集算法推導最小割集發生概率，最后計算頂事件發生概率；4）風險評價和緩解：確定風險等級，制定風險減緩措施。
3.1 故障樹建模
上海區管自動化系統故障種類有很多，本文選取最典型故障作為頂事件構建故障樹（圖1），所有“底事件”（表1），以此為頂事件展開后的節點能夠覆蓋常用設備（元件）故障類型。
進一步，為了計算，需要確定故障率數據。從理論上講，故障發生概率應為任一瞬間發生的可能性，是一無量綱值。但從工程實踐出發，我們采用計算頻率的辦法來代替概率的計算，即計算平均無故障時間（MTBF）的倒數。
由于歷史數據統計的是總故障次數，因此計算的底事件概率是對樣本數求均值后的結果。另外對于x5事件，由于無法計算數據，因此我們給定一個經驗值為0.05。
3.2 定性分析
故障樹的定性分析就是要研究系統故障模式（最小割集）。通過首先Fussel-Vesely算法我們可以求得故障樹的全部最小割集：{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，屬于結構重要性最高的。該類事件一旦產生，將直接引起頂事件的發生，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最小割集算法計算頂事件（包括中間事件）的發生概率。3.2節已經求出了全部最小割集，接下來由公式（1）就可求得每個最小割集的概率P（yi），其中，yi={x1，x2，…，xm}為第i個最小割集yi，Pi為底事件xi的發生概率，計算出最小割集概率值：y1～y22。
另一個影響單席位正常使用的重要故障是顯示設備無法提供使用。包括BARCO，EIZO顯示器，故障率僅次于單席位主系統軟/硬件故障。
3.4 風險評價和緩解
風險評估的主要目的不是根據故障樹分析法確定風險故障概率值的大小，而是通過計算概率值確定風險等級。本文根據計算的整體概率范圍制定了一個風險等級劃分表，如表4。
從表4可知，該風險處于第4等級，屬于風險程度比較高的，因此必須對其采取風險緩解措施，根據前面故障樹分析法的分析，可從底事件著手，采取相對的緩解措施：如對于DS-10硬件故障除了及時維修外，也可以先期更換電源和風扇來預防故障發生，對軟件故障可采用安裝補丁等方法來降低故障率。
4 結束語
本文以上海區管自動化系統最常見的單席位故障為案例，構建相應的故障樹，通過對實際的統計數據的整理，對故障樹進行定性和定量的分析，最后量化地計算出相應的風險值，并提出相應的風險緩解措施。
今后，對該評估法的進一步研究可以考慮這樣幾個方面：1）擴大樹的廣度和深度，將其應用于更多的故障類型；2）可與過去使用的專家分析評估法及其他的主流評估方法進行對比，評價方法的性能。
參考文獻
[1]陳文峰等.歐洲貓-X系統管制操作手冊[Z].上海：民航華東空管局，2004.
關鍵詞：機載導彈；直列式點火器；點火控制；故障樹；安全性
1 概述
空空導彈的發動機屬危險組件，而點火系統是發動機的最危險部件，在實際使用中，由于點火系統的原因，曾出現過不少安全性事故。因此，保證點火系統在運輸、貯存、測試、維護以及掛架發射前的高度安全有著十分重要的意義[1]。
為進一步提高發動機點火控制安全性，某型號機載導彈預采用直列式點火系統。直列式點火系統是指無需隔離的點火系統，分為激光點火系統、沖擊片點火系統等。激光點火系統采用激光發火管點火，激光能量必須通過光纖傳遞給本方案中內置的點火裝置以完成點火，實現難度大，且這種點火技術在國內還未達到成熟應用的水平。沖擊片點火系統采用瞬間高電流使橋絲氣化，形成沖擊波加速箔片撞擊裝藥（或直接撞擊裝藥）實現點火；這種技術已成熟應用在引信中，在國外只有很少型號中用于發動機點火。
本文旨在方案階段采用FTA法對某機載導彈發動機點火系統采用沖擊片直列式點火器后的安全性進行研究，以發動機意外點火為頂事件建立故障樹，確定由點火器造成發動機意外點火頂事件的所有底事件和最小割集，得到某機載導彈發動機意外點火的原因或原因組合，并進行了重要度定性分析，為該型號機載導彈點火器安全性設計提供參考。
2 故障樹分析法
故障樹分析（Fault Tree Analysis，以下簡稱FTA）是美國人沃森（H.A.Watson）在1961年研究民兵導彈的發射控制系統的安全性評價時，首次提出并應用的一種分析方法[2]。在我國國軍標中明確規定，故障樹分析（FTA）是產品（系統）可靠性和安全性分析的工具之一，用來尋找導致不希望的系統故障或災難性危險事件（頂事件）發生的所有原因和原因組合，在具有基礎數據時求出頂事件發生的概論及其他定量指標。
近年來FTA發展迅速，其理論日趨完善，應用領域也逐漸擴展；現在國際上已公認FTA是可靠性、安全性分析的一種簡單有效的方法[3]。故障樹分析可以分為選擇頂事件、建立故障樹、對故障樹進行分析、采取措施改進系統性能等幾個步驟[4]。
3 機載導彈發動機點火控制故障樹的建立
導彈系統結構復雜，本文建立故障樹的基本假設為，不考慮電磁環境，不考慮接線及接插件故障，除雷管外不考慮火工品、換藥自身缺陷及環境影響，各單元按照預定功能可靠作用。在全面了解沖擊片直列式點火器的工作原理基礎上，建立直列式點火系統的功能框圖，具體如圖1所示。
根據圖1，依據邏輯關系，各層級按照自身故障滿足輸出條件和由于下級原因滿足輸出條件，逐級建立故障樹。由于動態開關控制脈沖信號，其故障后不能產生高壓充電交流信號，因此動態開關故障、充電線路故障、驅動電路2故障、安全控制電路2故障均不能完成充電，故障樹中沒有這4個事件。高壓線路本身故障放電會造成高壓充電不能完成，因此故障樹中沒有該事件。故障樹如圖2。
故障樹定性分析：
根據上述建立的故障樹，暫不考慮時序邏輯關系，采用下行法求故障樹最小割集：
故障樹的2個最小割集全部3階。
基本事件的結構重要度系數可用下式進行計算：
式中：IΦ（i）-第i個基本事件的結構重要度系數；Kj-第j個最小割集；Nj（j∈Kj）-基本事件i所在的最小割集Kj中基本事件的個數；xi∈Kj-第i個基本事件屬于第j個最小割集。
利用式（1）可以求得意外引爆故障樹中的各基本事件的結構重要度系數。
各基本事件的結構重要度系數的順序為：
底事件其重要度從大到小依次為：X1>X2=X4=X6=X7。
根據以上分析可知：
（1）故障樹分析得出的4個最小割集均為3階，說明防止發動機意外點火事件發生的設計余度為3。
（2）沖擊片電發火管滿足GJB344A中B類電起爆器要求，500V以下任何電能不起爆，其電磁安全性較好。
若不滿足預定工作時序，電子直列點火器故障不會造成高壓充電。
（4）故障樹分析得出的4個最小割集中均含有事件X1（電源1），因此事件X1不發生，則頂事件就不會發生，說明直列式點火系統安全性受點火器前級的控制線路影響較大。
（5）設計合適的檢測點對X1進行檢測，可以有效判斷點火控制系統是否安全。
4 結束語
FTA是對復雜系統安全性、可靠性進行分析的一種重要工程方法。它不僅可定性地找出造成系統故障的各種硬件、軟件、環境和人為等方面因素，還可定量預測系統故障發生的概率及各個因素或故障模式對系統故障的影響重要程度[5]。
某機載導彈發動機點火控制系統采用直列式點火器，在我國機載導彈研制歷史上尚屬首次。為驗證其使用安全性，本文根據點火系統工作性能，以發動機意外點火為頂事件，建立了故障樹模型，通過故障樹分析可知，防止發動機意外點火事件發生的設計余度為3，因此發動機點火控制系統采用直列式點火器可以保證使用安全，同時，直列式點火系統安全性受點火器前級的控制線路影響較大，對電源1進行狀態監測可以進一步保證發動機安全。
參考文獻
[1]黃少波，沈欣，李秋菊.空空導彈發動機點火系統安全性設計[J].航空兵器，2008，1：26-30.
[2]曹錫江，竇汝春，王少龍，等.基于FTA的導彈定量安全評價方法研究[J].戰術導彈控制技術，2005，1：81-83.
[3]劉佳佳，谷良賢.FTA法在導彈武器系統分析中的應用[J].計算機仿真，2008，25（3）：21-24.
[4]孫東平，姚奕，馬瑞萍.故障樹分析法及其在導彈故障近似計算中的應用[J].裝備環境工程，2006，3（2）：64-67.
低壓開關控制柜品種多、規格復雜，因此，對低壓開關控制柜進行可靠性分析時本文以
比較典型的低壓開關控制柜MCC為例進行可靠性分析，并以河北電力設備廠生產的張家口水電解制氫裝置MCC開關柜為例進行分析，以下簡稱低壓開關柜MCC。
低壓抽出式電動機控制中心和小電流的動力配電中心簡稱低壓抽出式MCC柜，適用于交流50Hz額定電壓380V及以下的電力系統中，作為化工冶金紡織礦山等各工礦企業的電動機控制用。
低壓開關控制柜MCC設備的特點：
（1）按不同功能設計成各種類型的抽屜單元。根據用戶需要，選用施奈德公司的低壓電器元件。
（2）類似的抽屜具有互換性。需維修或更換時，只需換上同規格的備用抽屜，提高了供電的連續性。
（3）所有的導線均采用冷壓接線端頭，在一次線端頭上加套熱縮塑料管，二次線端頭套塑料管，提高了運行可靠性。
（4）為使母線搭接面接觸良好，采用整平壓印新工藝。
（5）具有良好的保護接地系統，全部金屬結構之間可靠連接，并與接地保護母線排相通。
（6）空氣開關的操作機構突出門外，并有明顯分合標志，門與操作機構間有機械聯鎖裝置。
（7）殼體表面采用烤漆或靜電噴涂。
（8）不覆漆的其它金屬部件全部鍍鋅鈍化。
（9）柜體框架具有光滑的鈍形邊緣，可使安裝人員的雙手得到保護。
2 低壓開關控制柜MCC的可靠性分析
2.1 低壓開關控制柜MCC的可靠度邏輯圖
低壓開關控制柜主要由六個模塊組成，分別為：吸附器A電力回路、吸附器B電力回路、堿液循環電力回路、送水泵電力回路、電解間風機電力回路和配電間風機電力回路。
圖1 吸附器A、B電力回路的可靠度邏輯圖
2.2 低壓開關柜控制柜MCC可靠度的計算
根據可靠度邏輯圖，給出元件的失效率，可以計算系統的可靠度。
3 故障樹分析方法
3.1 簡介
故障樹分析法，簡稱FTA（Fault Tree Analysis），是一種評價復雜系統可靠性與安全性的重要方法故障樹分析法是由美國貝爾實驗室的H.A.Watson于1961年首先提出的，并應用在民兵導彈的發射控制系統安全性分析中，為預測導彈發射的隨機故障率做出了貢獻。采用FTA來預測和診斷故障，分析系統的薄弱環節，指導運行和維修，實現系統設計的最優化。
故障樹分析方法具有以下幾個特點：
（1）具有很大的靈活性。
（2）FTA是一種圖形演繹法，所以形象、直觀，而且它是一種對故障事件在一定條件下的邏輯推理方法。
（3）進行FTA的過程，也是一個對系統更深入認識的過程，它要求分析人員把握系統的內在聯系，弄清各種潛在因素對故障發生影響的途徑和程度，因而許多問題在分析的過程中就被發現和解決了，從而提高了系統可靠性的分析精度。
（4）由于故障樹是由特定的邏輯門和一定的事件構成的邏輯圖，因而可以用計算機輔助建樹和分析。
（5）通過FTA可以定量的計算復雜系統的故障率以及其它可靠性參數，為改善和評價系統可靠性提供定量數據
（6）FTA不僅可用于解決工程技術中的可靠性問題，而且可用于經濟管理的工程問題，還對不曾參與系統設計的管理和維修人員來說相當于一個形象的管理維修指南，因此對培訓使用系統的人員更有意義。
3.2 實施步驟
故障樹分析方法的基本步驟包括：選取頂事件；建立故障樹；故障樹的定性分析；故障樹的定量分析。
3.2.1 頂事件的選取
頂事件就是最不希望發生的故障狀態。它可以根據我們最關心的問題來選取，但是下列幾點需要共同遵守：（1）頂事件發生與否必須有明確定義；（2）頂事件必須能進一步分解，這樣才能按頂事件發生的邏輯關系建立故障樹；（3）頂事件能定量地度量。
3.2.2 建立故障樹
這是故障樹分析中最關鍵的一步。通常是一個反復深入、逐步完善的過程。通過建樹過程使工程技術人員透徹了解系統，發現系統中的薄弱環節，這是建樹的首要目的。其次建造故障樹也是使用FTA的前提條件。
3.2.3 故障樹定性分析
故障樹定性分析就是找出導致頂事件發生的所有可能故障模式，即求出故障樹的所有最小割集。
3.3 低壓開關控制柜MCC的故障樹定性分析結果
任何故障樹均有有限數目的最小割集組成，它們對給定的故障樹頂事件是唯一的。單個事件組成的最小割集，表示該事件一旦發生頂事件就發生。
低壓開關控制柜MCC故障樹的最小割集如下：
割集0：Event8割集1：Event10割集2：Event11割集3：Event12割集4：Event13割集5：Event14割集6：Event15割集7：Event16割集8：Event17割集9：Event18割集10：Event20割集11：Event28割集12：Event33割集13：Event35割集14：Event42割集15：Event47割集16：Event49割集17：Event50割集18：Event52割集19：Event58割集20：Event60割集21：Event61割集22：Event62割集23：Event26 Event30割集24：Event27 Event30割集25：Event40 Event44割集26：Event41 Event44割集27：Event54 Event57割集28：Event54 Event56割集29：Event65 Event68割集30：Event65 Event67
3.4 低壓開關控制柜MCC的故障樹定量計算結果
低壓開關控制柜MCC故障樹的定量計算結果如下（令t=2000h，計算頂事件發生概率）低壓成套開關設備的可靠性分析
李志鴻
（寧波市創捷自動化有限公司，浙江 寧波 315803）
1 低壓開關控制柜MCC
低壓開關控制柜品種多、規格復雜，因此，對低壓開關控制柜進行可靠性分析時本文以
比較典型的低壓開關控制柜MCC為例進行可靠性分析，并以河北電力設備廠生產的張家口水電解制氫裝置MCC開關柜為例進行分析，以下簡稱低壓開關柜MCC。
低壓抽出式電動機控制中心和小電流的動力配電中心簡稱低壓抽出式MCC柜，適用于交流50Hz額定電壓380V及以下的電力系統中，作為化工冶金紡織礦山等各工礦企業的電動機控制用。
低壓開關控制柜MCC設備的特點：
（1）按不同功能設計成各種類型的抽屜單元。根據用戶需要，選用施奈德公司的低壓電器元件。
（2）類似的抽屜具有互換性。需維修或更換時，只需換上同規格的備用抽屜，提高了供電的連續性。
（3）所有的導線均采用冷壓接線端頭，在一次線端頭上加套熱縮塑料管，二次線端頭套塑料管，提高了運行可靠性。
（4）為使母線搭接面接觸良好，采用整平壓印新工藝。
（5）具有良好的保護接地系統，全部金屬結構之間可靠連接，并與接地保護母線排相通。
（6）空氣開關的操作機構突出門外，并有明顯分合標志，門與操作機構間有機械聯鎖裝置。
（7）殼體表面采用烤漆或靜電噴涂。
（8）不覆漆的其它金屬部件全部鍍鋅鈍化。
（9）柜體框架具有光滑的鈍形邊緣，可使安裝人員的雙手得到保護。
2 低壓開關控制柜MCC的可靠性分析
2.1 低壓開關控制柜MCC的可靠度邏輯圖
低壓開關控制柜主要由六個模塊組成，分別為：吸附器A電力回路、吸附器B電力回路、堿液循環電力回路、送水泵電力回路、電解間風機電力回路和配電間風機電力回路。
圖1 吸附器A、B電力回路的可靠度邏輯圖
2.2 低壓開關柜控制柜MCC可靠度的計算
根據可靠度邏輯圖，給出元件的失效率，可以計算系統的可靠度。
3 故障樹分析方法
3.1 簡介
故障樹分析法，簡稱FTA（Fault Tree Analysis），是一種評價復雜系統可靠性與安全性的重要方法故障樹分析法是由美國貝爾實驗室的H.A.Watson于1961年首先提出的，并應用在民兵導彈的發射控制系統安全性分析中，為預測導彈發射的隨機故障率做出了貢獻。采用FTA來預測和診斷故障，分析系統的薄弱環節，指導運行和維修，實現系統設計的最優化。
故障樹分析方法具有以下幾個特點：
（1）具有很大的靈活性。
（2）FTA是一種圖形演繹法，所以形象、直觀，而且它是一種對故障事件在一定條件下的邏輯推理方法。
（3）進行FTA的過程，也是一個對系統更深入認識的過程，它要求分析人員把握系統的內在聯系，弄清各種潛在因素對故障發生影響的途徑和程度，因而許多問題在分析的過程中就被發現和解決了，從而提高了系統可靠性的分析精度。
（4）由于故障樹是由特定的邏輯門和一定的事件構成的邏輯圖，因而可以用計算機輔助建樹和分析。
（5）通過FTA可以定量的計算復雜系統的故障率以及其它可靠性參數，為改善和評價系統可靠性提供定量數據
（6）FTA不僅可用于解決工程技術中的可靠性問題，而且可用于經濟管理的工程問題，還對不曾參與系統設計的管理和維修人員來說相當于一個形象的管理維修指南，因此對培訓使用系統的人員更有意義。
3.2 實施步驟
故障樹分析方法的基本步驟包括：選取頂事件；建立故障樹；故障樹的定性分析；故障樹的定量分析。
3.2.1 頂事件的選取
頂事件就是最不希望發生的故障狀態。它可以根據我們最關心的問題來選取，但是下列幾點需要共同遵守：（1）頂事件發生與否必須有明確定義；（2）頂事件必須能進一步分解，這樣才能按頂事件發生的邏輯關系建立故障樹；（3）頂事件能定量地度量。
3.2.2 建立故障樹
這是故障樹分析中最關鍵的一步。通常是一個反復深入、逐步完善的過程。通過建樹過程使工程技術人員透徹了解系統，發現系統中的薄弱環節，這是建樹的首要目的。其次建造故障樹也是使用FTA的前提條件。
3.2.3 故障樹定性分析
故障樹定性分析就是找出導致頂事件發生的所有可能故障模式，即求出故障樹的所有最小割集。
3.3 低壓開關控制柜MCC的故障樹定性分析結果
任何故障樹均有有限數目的最小割集組成，它們對給定的故障樹頂事件是唯一的。單個事件組成的最小割集，表示該事件一旦發生頂事件就發生。
低壓開關控制柜MCC故障樹的最小割集如下：
割集0：Event8割集1：Event10割集2：Event11割集3：Event12割集4：Event13割集5：Event14割集6：Event15割集7：Event16割集8：Event17割集9：Event18割集10：Event20割集11：Event28割集12：Event33割集13：Event35割集14：Event42割集15：Event47割集16：Event49割集17：Event50割集18：Event52割集19：Event58割集20：Event60割集21：Event61割集22：Event62割集23：Event26 Event30割集24：Event27 Event30割集25：Event40 Event44割集26：Event41 Event44割集27：Event54 Event57割集28：Event54 Event56割集29：Event65 Event68割集30：Event65 Event67
3.4 低壓開關控制柜MCC的故障樹定量計算結果
低壓開關控制柜MCC故障樹的定量計算結果如下（令t=2000h，計算頂事件發生概率）低壓成套開關設備的可靠性分析
李志鴻
（寧波市創捷自動化有限公司，浙江 寧波 315803）
1 低壓開關控制柜MCC
低壓開關控制柜品種多、規格復雜，因此，對低壓開關控制柜進行可靠性分析時本文以
比較典型的低壓開關控制柜MCC為例進行可靠性分析，并以河北電力設備廠生產的張家口水電解制氫裝置MCC開關柜為例進行分析，以下簡稱低壓開關柜MCC。
低壓抽出式電動機控制中心和小電流的動力配電中心簡稱低壓抽出式MCC柜，適用于交流50Hz額定電壓380V及以下的電力系統中，作為化工冶金紡織礦山等各工礦企業的電動機控制用。
低壓開關控制柜MCC設備的特點：
（1）按不同功能設計成各種類型的抽屜單元。根據用戶需要，選用施奈德公司的低壓電器元件。
（2）類似的抽屜具有互換性。需維修或更換時，只需換上同規格的備用抽屜，提高了供電的連續性。
（3）所有的導線均采用冷壓接線端頭，在一次線端頭上加套熱縮塑料管，二次線端頭套塑料管，提高了運行可靠性。
（4）為使母線搭接面接觸良好，采用整平壓印新工藝。
（5）具有良好的保護接地系統，全部金屬結構之間可靠連接，并與接地保護母線排相通。
（6）空氣開關的操作機構突出門外，并有明顯分合標志，門與操作機構間有機械聯鎖裝置。
（7）殼體表面采用烤漆或靜電噴涂。
（8）不覆漆的其它金屬部件全部鍍鋅鈍化。
（9）柜體框架具有光滑的鈍形邊緣，可使安裝人員的雙手得到保護。
2 低壓開關控制柜MCC的可靠性分析
2.1 低壓開關控制柜MCC的可靠度邏輯圖
低壓開關控制柜主要由六個模塊組成，分別為：吸附器A電力回路、吸附器B電力回路、堿液循環電力回路、送水泵電力回路、電解間風機電力回路和配電間風機電力回路。
圖1 吸附器A、B電力回路的可靠度邏輯圖
2.2 低壓開關柜控制柜MCC可靠度的計算
根據可靠度邏輯圖，給出元件的失效率，可以計算系統的可靠度。
3 故障樹分析方法
3.1 簡介
故障樹分析法，簡稱FTA（Fault Tree Analysis），是一種評價復雜系統可靠性與安全性的重要方法故障樹分析法是由美國貝爾實驗室的H.A.Watson于1961年首先提出的，并應用在民兵導彈的發射控制系統安全性分析中，為預測導彈發射的隨機故障率做出了貢獻。采用FTA來預測和診斷故障，分析系統的薄弱環節，指導運行和維修，實現系統設計的最優化。
故障樹分析方法具有以下幾個特點：
（1）具有很大的靈活性。
（2）FTA是一種圖形演繹法，所以形象、直觀，而且它是一種對故障事件在一定條件下的邏輯推理方法。
（3）進行FTA的過程，也是一個對系統更深入認識的過程，它要求分析人員把握系統的內在聯系，弄清各種潛在因素對故障發生影響的途徑和程度，因而許多問題在分析的過程中就被發現和解決了，從而提高了系統可靠性的分析精度。
（4）由于故障樹是由特定的邏輯門和一定的事件構成的邏輯圖，因而可以用計算機輔助建樹和分析。
（5）通過FTA可以定量的計算復雜系統的故障率以及其它可靠性參數，為改善和評價系統可靠性提供定量數據
（6）FTA不僅可用于解決工程技術中的可靠性問題，而且可用于經濟管理的工程問題，還對不曾參與系統設計的管理和維修人員來說相當于一個形象的管理維修指南，因此對培訓使用系統的人員更有意義。
3.2 實施步驟
故障樹分析方法的基本步驟包括：選取頂事件；建立故障樹；故障樹的定性分析；故障樹的定量分析。
3.2.1 頂事件的選取
頂事件就是最不希望發生的故障狀態。它可以根據我們最關心的問題來選取，但是下列幾點需要共同遵守：（1）頂事件發生與否必須有明確定義；（2）頂事件必須能進一步分解，這樣才能按頂事件發生的邏輯關系建立故障樹；（3）頂事件能定量地度量。
3.2.2 建立故障樹
這是故障樹分析中最關鍵的一步。通常是一個反復深入、逐步完善的過程。通過建樹過程使工程技術人員透徹了解系統，發現系統中的薄弱環節，這是建樹的首要目的。其次建造故障樹也是使用FTA的前提條件。
3.2.3 故障樹定性分析
故障樹定性分析就是找出導致頂事件發生的所有可能故障模式，即求出故障樹的所有最小割集。
3.3 低壓開關控制柜MCC的故障樹定性分析結果
任何故障樹均有有限數目的最小割集組成，它們對給定的故障樹頂事件是唯一的。單個事件組成的最小割集，表示該事件一旦發生頂事件就發生。
低壓開關控制柜MCC故障樹的最小割集如下：
割集0：Event8割集1：Event10割集2：Event11割集3：Event12割集4：Event13割集5：Event14割集6：Event15割集7：Event16割集8：Event17割集9：Event18割集10：Event20割集11：Event28割集12：Event33割集13：Event35割集14：Event42割集15：Event47割集16：Event49割集17：Event50割集18：Event52割集19：Event58割集20：Event60割集21：Event61割集22：Event62割集23：Event26 Event30割集24：Event27 Event30割集25：Event40 Event44割集26：Event41 Event44割集27：Event54 Event57割集28：Event54 Event56割集29：Event65 Event68割集30：Event65 Event67
3.4 低壓開關控制柜MCC的故障樹定量計算結果
低壓開關控制柜MCC故障樹的定量計算結果如下（令t=2000h，計算頂事件發生概率）低壓成套開關設備的可靠性分析
李志鴻
（寧波市創捷自動化有限公司，浙江 寧波 315803）
1 低壓開關控制柜MCC
低壓開關控制柜品種多、規格復雜，因此，對低壓開關控制柜進行可靠性分析時本文以
比較典型的低壓開關控制柜MCC為例進行可靠性分析，并以河北電力設備廠生產的張家口水電解制氫裝置MCC開關柜為例進行分析，以下簡稱低壓開關柜MCC。
低壓抽出式電動機控制中心和小電流的動力配電中心簡稱低壓抽出式MCC柜，適用于交流50Hz額定電壓380V及以下的電力系統中，作為化工冶金紡織礦山等各工礦企業的電動機控制用。
低壓開關控制柜MCC設備的特點：
（1）按不同功能設計成各種類型的抽屜單元。根據用戶需要，選用施奈德公司的低壓電器元件。
（2）類似的抽屜具有互換性。需維修或更換時，只需換上同規格的備用抽屜，提高了供電的連續性。
（3）所有的導線均采用冷壓接線端頭，在一次線端頭上加套熱縮塑料管，二次線端頭套塑料管，提高了運行可靠性。
（4）為使母線搭接面接觸良好，采用整平壓印新工藝。
（5）具有良好的保護接地系統，全部金屬結構之間可靠連接，并與接地保護母線排相通。
（6）空氣開關的操作機構突出門外，并有明顯分合標志，門與操作機構間有機械聯鎖裝置。
（7）殼體表面采用烤漆或靜電噴涂。
（8）不覆漆的其它金屬部件全部鍍鋅鈍化。
（9）柜體框架具有光滑的鈍形邊緣，可使安裝人員的雙手得到保護。
2 低壓開關控制柜MCC的可靠性分析
2.1 低壓開關控制柜MCC的可靠度邏輯圖
低壓開關控制柜主要由六個模塊組成，分別為：吸附器A電力回路、吸附器B電力回路、堿液循環電力回路、送水泵電力回路、電解間風機電力回路和配電間風機電力回路。
圖1 吸附器A、B電力回路的可靠度邏輯圖
2.2 低壓開關柜控制柜MCC可靠度的計算
根據可靠度邏輯圖，給出元件的失效率，可以計算系統的可靠度。
3 故障樹分析方法
3.1 簡介
故障樹分析法，簡稱FTA（Fault Tree Analysis），是一種評價復雜系統可靠性與安全性的重要方法故障樹分析法是由美國貝爾實驗室的H.A.Watson于1961年首先提出的，并應用在民兵導彈的發射控制系統安全性分析中，為預測導彈發射的隨機故障率做出了貢獻。采用FTA來預測和診斷故障，分析系統的薄弱環節，指導運行和維修，實現系統設計的最優化。
故障樹分析方法具有以下幾個特點：
（1）具有很大的靈活性。
（2）FTA是一種圖形演繹法，所以形象、直觀，而且它是一種對故障事件在一定條件下的邏輯推理方法。
（3）進行FTA的過程，也是一個對系統更深入認識的過程，它要求分析人員把握系統的內在聯系，弄清各種潛在因素對故障發生影響的途徑和程度，因而許多問題在分析的過程中就被發現和解決了，從而提高了系統可靠性的分析精度。
（4）由于故障樹是由特定的邏輯門和一定的事件構成的邏輯圖，因而可以用計算機輔助建樹和分析。
（5）通過FTA可以定量的計算復雜系統的故障率以及其它可靠性參數，為改善和評價系統可靠性提供定量數據
（6）FTA不僅可用于解決工程技術中的可靠性問題，而且可用于經濟管理的工程問題，還對不曾參與系統設計的管理和維修人員來說相當于一個形象的管理維修指南，因此對培訓使用系統的人員更有意義。
3.2 實施步驟
故障樹分析方法的基本步驟包括：選取頂事件；建立故障樹；故障樹的定性分析；故障樹的定量分析。
3.2.1 頂事件的選取
頂事件就是最不希望發生的故障狀態。它可以根據我們最關心的問題來選取，但是下列幾點需要共同遵守：（1）頂事件發生與否必須有明確定義；（2）頂事件必須能進一步分解，這樣才能按頂事件發生的邏輯關系建立故障樹；（3）頂事件能定量地度量。
3.2.2 建立故障樹
這是故障樹分析中最關鍵的一步。通常是一個反復深入、逐步完善的過程。通過建樹過程使工程技術人員透徹了解系統，發現系統中的薄弱環節，這是建樹的首要目的。其次建造故障樹也是使用FTA的前提條件。
3.2.3 故障樹定性分析
故障樹定性分析就是找出導致頂事件發生的所有可能故障模式，即求出故障樹的所有最小割集。
3.3 低壓開關控制柜MCC的故障樹定性分析結果
任何故障樹均有有限數目的最小割集組成，它們對給定的故障樹頂事件是唯一的。單個事件組成的最小割集，表示該事件一旦發生頂事件就發生。
低壓開關控制柜MCC故障樹的最小割集如下：
割集0：Event8割集1：Event10割集2：Event11割集3：Event12割集4：Event13割集5：Event14割集6：Event15割集7：Event16割集8：Event17割集9：Event18割集10：Event20割集11：Event28割集12：Event33割集13：Event35割集14：Event42割集15：Event47割集16：Event49割集17：Event50割集18：Event52割集19：Event58割集20：Event60割集21：Event61割集22：Event62割集23：Event26 Event30割集24：Event27 Event30割集25：Event40 Event44割集26：Event41 Event44割集27：Event54 Event57割集28：Event54 Event56割集29：Event65 Event68割集30：Event65 Event67
3.4 低壓開關控制柜MCC的故障樹定量計算結果
低壓開關控制柜MCC故障樹的定量計算結果如下（令t=2000h，計算頂事件發生概率） 通過以上分析可以看到，低壓開關控制柜的故障樹由31個最小割集構成，其中一階最小割集23個，二階最小割集8個，系統的薄弱環節為23個底事件構成的一階割集。一階最小割集中的事件發生，系統才會故障，所以它們的概率重要度為1，二階最小割集中，只有當所有事件發生，系統才發生故障，所以概率重要度小的多。
本文研究了低壓成套開關設備的可靠性分析方法，并以低壓開關控制柜MCC為例進行了可靠性分析和計算。由以上的分析可知本文的主要工作和結論如下：
（1）全面的分析低壓成套開關設備的可靠性必須考慮低壓成套開關設備作為不可修復系統時和可修復系統時的不同，不可修復系統的可靠性指標和可修復系統的可靠性指標不同，所使用的分析方法也不同。因此，當把低壓成套開關設備看作不可修復系統時，采用可靠度邏輯圖分析方法和故障樹分析方法，當把低壓成套開關設備看作可修復系統時，采用狀態空間方法。
基于供電企業配網自動化控制系統的應用（2）可靠度邏輯圖分析方法和故障樹分析方法各有優缺點：應用可靠度邏輯圖方法，需要弄清楚低壓成套開關設備的結構、功能以及各單元之間的可靠性關系，在得到該系統的可靠度邏輯圖后，計算較簡單。但是，當系統的結構復雜、單元眾多時，系統的可靠度邏輯圖很難或不能畫出。應用故障樹分析方法可彌補可靠度邏輯圖分析方法的缺點，可以采用計算機進行分析，在大型復雜系統的可靠性研究中更為有效，還可以進行底事件和最小割集的重要度的分析，得出關鍵事件重要度，各單元對系統的影響一目了然。
關鍵詞：故障樹；油氣管道；風險評價
中圖分類號：X820.4 文獻標識碼： A 文章編號：
故障樹方法
故障樹分析方法是一種由結果推原因的邏輯推理方法，屬于演繹分析法[1]。其從一個可能的事故一層一層的逐步尋找引起事故的觸發因素，分析這些因素之間的邏輯關系，用邏輯圖把之間的關系表示出來。
整個故障樹的建立要首先確定和熟悉系統，找到故障的頂事件，廣泛收集資料、詳細調查原因，從而確定引起故障的所有可能的因素，理清這些因素之間的邏輯關系和層次關系，構造并修改簡化故障樹。
1.故障樹定性分析
1.1故障樹的建立
首先確定頂事件，可以把系統失效可能引起較大災害事故的失效事件作為頂事件[2]。頂事件是故障樹分析的起點，建立故障樹時應針對分析對象的特點，尋找引起事故的主要危險因素，確定這些因素的邏輯關系和層次關系，并對建好的故障樹進行詳細分析。
按照頂事件確定原則，對于油氣管線，選擇“管道失效”作為頂事件，而引起管道失效的主要原因有“管道斷裂”、“管道穿孔”，再以這兩個事件作為頂事件再做進一步的分析[3]。
表1 中間事件表
表2 基本事件表
1.2管道失效的影響因素分析
通過用下行法計算得到故障樹有93個最小割集，其中15個一階最小割集、31個二階割集、2個三階割集、6個四階割集、39個六階割集。故障樹的最小割集中一階和二階是影響頂事件的主要因素，這些因素集中在第三方破壞、誤操作和自然災害這三個方面。
(1)第三方破壞
由于管道線路標志不明、巡線誤工、農耕破壞以及管道上違章建筑等，直接導致事故的發生，這一因素的可改善性比較大，管道運行單位應加強管理，完善巡線人員責任制度，對管線作線路標志、對管線附近的居民進行管道維護教育，另外還要確定報警檢測系統的靈敏性。
(2)誤操作
誤操作是影響管道最重要的因素集，操作人員應該嚴格按照規程的要求進行操作，制定完善的操作流程和注意事項，對員工要進行全面的崗前教育，持證上崗、責任到人，在選擇設計施工單位時，要選擇資質較高的，以保證管道的設計和建設合理而且管道壽命得到保證。
(3)自然災害
管道要設計有抗自然災害的能力，否則一旦有自然災害的發生必然會導致極為嚴重的后果，因為自然災害的發生對管道的破壞是毀滅性的，一旦發生，有可能導致管道斷裂、火災甚至爆炸等大型事故，造成較大的經濟和生命損失。
(4)腐蝕
雖然腐蝕因素并不是一階最小割集，但是腐蝕因素出現在很多割集中，頻率較高。故障樹中六階以上的割集中大都包括在腐蝕因素，因此，要充分重視腐蝕帶來的破壞，要提升清管質量，加強陰極保護，降低施工時應力的存在等。
結束語：
故障樹法是風險評價中最常用的分析方法之一。通過定性分析發現導致管道失效的主要原因是：第三方破壞、腐蝕、自然災害及管材缺陷等，其中誤操作影響較大。在此基礎上研究探討了故障樹的定量分析方法，只需要給出基本事件發生概率，就可以求出頂事件概率和各重要度。
參考文獻
[1]鹽見弘，島岡淳，石山敬幸.故障模式和影響分析及故障樹分析的應用[M].北京.機械工業出版社
[2]易云兵，基于風險評價的輸氣管線設計方法研究[D].四川.西南石油大學.2005
【關鍵詞】故障診斷；提升機；可靠性；故障樹
0.引言
故障檢測與診斷系統應該采用的故障診斷方案，是由診斷對象的性質及系統的功能要求決定的。礦井提升機是礦山生產的一種主要設備，提升機故障診斷系統首先要能對常見故障和曾經發生過的故障做出準確診斷，并給出故障處理的建議方案；對歷史上雖不曾發生、但實際上可能發生的故障也要具有一定的處理能力。提升機系統的故障現象形形，故障原因也多種多樣，許多故障現象只能憑操作人員的語言描述，可實時利用的傳感器信號較少，為了建立提升機故障診斷系統，綜合考察故障樹分析法、專家系統、神經網絡和信息融合等人工智能的故障診斷方法是必要的。
1.故障樹分析法
故障樹分析法(FTA)以不希望系統發生的事件(頂事件)為分析目標，逐層向下追究所有可能的原因，找出系統元件失效、環境影響、人為失誤及程序處理硬件和軟件因素(底事件)與系統失效頂事件之間的邏輯關系。故障樹可用來定性分析各底事件對頂事件發生影響的組合方式和傳播途徑，識別可能的系統故障模式，也可用來定量計算各組成部分對系統的影響程度，算出整個系統或某一個頂事件的失效概率。位于頂事件和底事件之間的中間事件又稱故障事件；底事件位于故障樹的底端，其失效數據不再分解。
提升機主要故障現象的故障樹如圖1所示。嚴重機械故障主要有制動事故、斷繩事故和過卷事故；電氣故障如主回路過流、控制電源失壓、低壓電源漏電等。這些故障不僅會嚴重影響礦井提升機運行，還會造成提升系統裝備嚴重損壞及人身傷亡事故，后果是非常嚴重的。
2.基于故障樹的專家系統
2.1故障樹與專家系統的聯系
故障樹將診斷知識圖形化，具有知識表達直觀、層次分明的特點，是查找系統故障原因的有效手段。把故障樹應用于制動系統故障診斷專家系統，將大大降低知識獲取的難度。故障樹的頂事件是專家系統要分析解決的任務；故障樹的一個最小割集就是系統的一種失效模式，對應于專家系統要推理的一種最終結果；故障樹由上到下的邏輯關系對應于專家系統的推理過程，故障樹的樹枝對應于知識庫中的規則，故障樹的樹枝數等于知識庫所包含規則的個數。知識庫中的知識來源于故障樹 。故障樹模型是描述診斷對象結構、功能和關系的一種定性因果模型，它體現了故障傳播的層次性和因果關系鏈。這種因果關系鏈與“If…then…”型故障診斷規則本質上具有一致性，兩者之間可以相互轉換。由于計算機軟件技術迅速發展，面向對象編程OOP(object-oriented programming)已成為目前應用軟件開發的主導技術。OOP技術可以容易地與故障樹模型相結合，從而將故障樹模型表示成適當的數據結構。
2.2基于故障樹的專家知識庫
提升機故障檢測與診斷系統，根據技術資料適當補充開發的基于故障樹分析法的故障診斷功能，仍不足以適應所有可能的實際情況，所以調查了許多煤礦主、副井提升機操作人員的經驗，獲得了20余個其他故障現象、30余種故障原因及相應的故障處理方案，形成了較為豐富的故障診斷知識 。為了便于計算機處理、特別是為了能夠與采用的故障診斷方法協調運行，系統中采用多維關系表(表1) 的形式來組織、存儲和利用這些故障知識。
表1 故障診斷知識庫的多維關系描述
表1的每一行對應專家系統知識庫中的一條故障診斷知識規則。設專家完成診斷所需的信息共有n個方面，對應于多維關系表中的故障現象S1～Sn ；系統中可能的故障原因共有m項，對應于表中的故障原因F1～Fm 。多維關系表適合于采用計算機數據庫存儲、檢索和管理，并且可以容易地與“If…then…”型故障診斷規則相互轉化。值得說明的是，在最初建立專家系統時， ηik(k=1～m)可以取二值變量，即'，ηik=1表示從當前的故障現象組合可以導致發生故障Fk，而ηik=0則表示當前故障現象不可能由故障Fk引起。隨著故障診斷知識的逐步積累，ηik可以取為閉區間[0，1]內的數值，以進一步描述在當前故障現象下故障 發生的可能性。各臺提升機的使用年限、結構、運行環境有較大的差別，同一組故障現象在不同提升機上由某種故障原因引起的可能性不完全相同。某臺提升機，由某一故障原因確實曾經引發過某種故障現象，則以后對該臺提升機同樣的故障現象由這一故障原因引起的可能性會明顯增大，所以對歷史故障記錄資料的統計分析是確定多維關系表中ηik數值的一個重要依據。此外，當有了新增的故障診斷知識后，ηik的數值還可以通過神經網絡的學習加以調整。專家系統方法的引入顯著地增強了提升機故障檢測與診斷系統的處理能力和實用性，不但能夠處理提升機系統原始技術資料所提供的幾種基本故障，而且對歷史上曾經發生過的各種故障都具備診斷能力。同時提高了提升機控制系統的安全性并保證診斷結果的準確可靠。
[關鍵詞]高含水期；潛油電泵井；安全評價；節能
中圖分類號：TE933.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）20-0126-01
1 潛油電泵井現狀及分析評價方法
1.1 潛油電泵研究的現狀以及本課題研究的意義
隨著油田開采進入高含水期，潛油電泵系統的綜合故障率并沒有隨著技術的進步而大幅下降。對于地處千米以下的潛油電泵的故障，目前還是不能很好的進行觀測和檢查。
經過對潛油電泵研究現狀的分析，我們可以發現，目前潛油電泵系統的故障分析大都沒有從系統的角度進行考慮，也沒有詳細的潛油電泵各子系統故障分析；對故障分析時也沒有考慮各部分互相影響的作用，使得故障樹的各部分都相互獨立、互不相干，使故障樹分析法從一開始就缺乏實際聯系性；而且對于潛油電泵的分析都集中在壽命分析、可靠性評定上。
1.2 我廠電泵井投產情況概況
自1981年大慶油田開始大規模應用潛油電泵技術，現在全油田共有潛油電泵井2444口，占機采井總數的6. 45%；年舉升液量1.53 X 108t，占總舉升液量的34.79% ；年耗電約7.27 X 108kW /h，占油田采油用電的21.38% ，能耗較高。
目前，我廠共有電泵井總數61口、平均單井日產液145t，含水94。97%，泵掛深度870.33m，動液面558.93m沉沒度311.40m排量效率107.90%，2007年檢泵周期1835天，平均年檢泵周期1273天，免修期1212天。
1.3 故障樹分析法
故障樹分析，簡單地講就是把系統最不希望發生的故障作為故障分析的目標，把選定的系統故障狀態稱為頂事件，然后找出引起頂事件的底層因素。故障樹分析是一種圖形演繹方法，具有很大的靈活性，其建樹的過程就是一個對系統更深入認識的過程，通過建立故障樹模型可以定量計算復雜系統發生事故的概率，為改善和評價系統安全性提供定量依據。
1.4 系統安全評價
安全評價也稱危險性評價或風險評價，是以實現系統安全為目的，應用安全系統工程原理和工程技術方法，對系統中固有或潛在的危險進行定性和定量分析，得出系統發生危險的可能性及其后果嚴重程度的評價，通過與評價標準的比較得出系統的危險程度，以達到社會所要求的安全標準的一種科學方法。
2 潛油電泵系統的故障統計及分析
2.1 潛油電泵機組的組成
潛油電泵是井下工作的多級離心泵，同油管一起下入井內，地面電源通過變壓器、控制屏和潛油電纜將電能輸送給井下潛油電機，使電機帶動多級離心泵旋轉，將電能轉化為機械能，把油井中的井液舉升到地面，由以上這些部分共同構成了潛油電泵機組。
2.2 一級故障分析
2.2.1 潛油泵故障
潛油泵是一種多級離心泵，外型細長，結構比較特殊，位于潛油電泵系統的最上端，是支撐整套電泵系統重量的主要設備，也是整個潛油電泵系統的核心部件。
故障原因一般為：①油井出砂、結蠟或結垢等會使泵頭和油管內腔堵塞，導致泵排量下降②葉輪與導殼的過流表面長期在含有砂粒的液體沖刷下，過早的產生嚴重的磨損，造成砂卡泵開機失效；④大曲率斜井段，將會引起機組彎曲變形，造成潛油泵軸卡死；⑤由于地層供液不足，不僅會造成機組不能正常運轉，而且會導致泵的磨損加劇和機組無液體冷卻，出現局部高溫 。
2.2.2 分離器故障
油氣分離器位于保護器和多級離心泵之間，其主要作用是將混合氣液進行氣、液兩相分離，而后使分離出的氣體進入油管和套管的環形空間，分離出的液體則進入離心泵。這樣就可以避免氣體對泵產生氣蝕，減少氣體對泵工作性能的影響，從而提高泵效和延長泵的使用壽命。
導致分離器故障的原因有：
⑴地質原因地質原因中主要是含砂量影響較大，導致的故障模式主要是磨損和堵塞。
⑵自身質量除了含砂量較大所引起的故障，分離器自身的質量問題也是其故障的主要原因。
2.2.3 保護器故障
電機保護器是用來保護潛油電機在油井內正常工作的關鍵部件，所起的作用是通過隔離井液和為電機提供電機油來保護潛油電機。保護器作為保護電機的重要部件，電機無故障連續工作的時間就取決于保護器工作的可靠性[35]，電機的許多故障都是直接或間接由保護器故障引起的。
保護器故障的原因有：
⑴磨損磨損是保護器內部故障的原因
⑵地質原因由于井內工作條件苛刻，所以保護器最容易出現故障。
⑶使用管理問題使用管理不當（主要是經常啟、停泵）也非常容易引起保護器失效。
⑷質量問題保護器自身的質量問題，如保護器結構不合理、裝配方法和組裝程序不當等，都易使其產生保護器內進水、保護器彎曲和保護器隔離室的止推軸承損壞等故障。
2.2.4 電機故障
電機故障的主要表現為絕緣材料的老化和擊穿。其原因可歸結為：
⑴地質原因地質原因較多，但都會加速電機的正常損耗，嚴重時會燒毀電機，造成電泵井停產。
⑵選擇原因電機的選擇應針對油井的狀態客觀選取，而目前常會發生因為電機選擇有誤（電機功率過小）而導致電機故障。
3.2.5 電纜等線路故障
潛油電纜作為潛油電泵機組輸送電能的通路部分，長期工作在高溫、高壓和具有腐蝕性氣體的環境中，較易發生故障。
引起電纜故障的地質原因有地層溫度、壓力、機械損傷等
2.2.6 油管故障
油管起著懸掛電潛泵井下機組的重要作用，故障占總故障數的 6.06%，可見其故障非常頻繁，且檢查故障需要將油管一根根的提起檢查，非常復雜。油管的故障主要是油管漏，這主要是由環境的影響和材料本身的原因所引起的。
3 潛油電泵系統的故障分類與多發實際故障結合
前面關于潛油電泵系統所作的故障樹分類：通過對實際上的故障定性分析，其中發生概率最大的主要是電機燒毀、電纜損傷、頻繁啟停泵、潛油泵軸斷裂、運輸施工損傷等；我們發現在眾多底事件當中，環境影響、含砂量過大、泵振動過大和運輸施工損傷是故障的主要因素。
4 本文總結
⑴由詳細的故障分析可知，目前潛油電泵機組主要的故障部位仍是電機和電纜部分；且隨著近年來開采條件的轉化，高含水、高含砂等地質原因是導致系統故障較為重要的原因。對此提出的改進措施或可行性方案可以減少設計不完善、操作失誤、管理使用不當等因素導致的故障。
⑵建立了潛油電泵系統故障分類，比較符合電泵井故障的各個類型，因此，該故障分類具有較好的應用價值 。
⑶由故障分析可知，泵卡、頻繁啟停泵、電纜損傷等都是導致潛油電泵故障的主要原因；而環境影響、泵振動過大和運輸施工損傷是故障的主要因素。
⑷潛油電泵是否達到正常生產所能接受的水平，以便進行更好地評價 。
【關鍵詞】產品；航空器；安全性分析；故障
1、引言
隨著航空事業的不斷發展，產品變得越來越復雜，航空器的安全性問題日益突出。航空器發生事故，不但會造成人員傷亡，而且會造成嚴重的經濟損失。如何廣泛的、批生產化的應用產品，而且充分的保證其安全性能，我們不僅應從產品的設計、制造和維護等過程進行安全性管理，而且應加強產品安全性分析方法的研究，全面而系統的認知其產品的安全性，通過在產品研制過程合理運用安全性分析方法進行安全性分析工作，確保滿足航空器的安全性要求。
2、安全性分析定義
安全性分析是指對產品的危險分析，是安全性工作的基礎和核心，包括危險識別、風險分析與評價等。
3、安全性分析目的
產品安全性分析目的是識別產品在每個工作模式中的潛在危險，并降低或消除在產品的各個研制階段中的危險，以提高產品的安全性。
4、產品安全性分析方法
4.1安全性分析方法分類
安全性分析方法包括定性分析和定量分析。定性分析用于檢查、分析和確定可能存在的危險、危險可能造成的事故以及防護措施。常用的定性分析方法包括：功能危險分析、故障模式影響分析、故障樹分析、區域安全性分析等。定量分析用于檢查、分析并確定具體危險、事故影響及其可能發生的概率。定量分析是以定性分析為依據，常用的定量分析方法包括：故障模式影響及危害性分析、故障樹分析等。
4.2安全性分析方法
為提高產品安全性，應在產品的研制過程中進行安全性分析和安全性方法的確定工作。通過系統化、規范化的分析、設計和驗證等工作，預防和減少事故的發生，降低使用風險，全面而系統的保證系統的安全。常用的安全性分析方法見表1。
4.2.1功能危險分析（FTA）
功能危險分析是系統、綜合地檢查產品的各種功能，識別各種功能故障狀態，并根據其故障后果的嚴重程度對其分類的一種安全性分析方法。功能危險分析是一種自上而下的確定功能的故障狀態并對其影響進行評估的過程，核心是確定功能故障情況并評估其影響。
4.2.2故障樹分析（FHA）
故障樹分析是在系統設計過程中，通過對可能造成系統故障的各種因素進行分析，制訂邏輯圖，確定系統故障原因的各種可能組合方式并計算系統故障概率，采取相應的糾正措施，以提高系統可靠性的一種安全性分析方法。故障樹分析是一種自上而下的分析方法，包括硬件故障、人為差錯以及不希望發生的其它相關事件。FHA既可用于定性分析，也可用于定量分析。
4.2.3故障模式影響分析（FMEA）
故障模式影響分析是指在產品的設計中，通過對產品各組成單元潛在的各種故障模式及其對產品功能的影響進行分析，提出可以采取的預防改進措施，以提高產品可靠性的一種設計方法。FMEA是一種自下而上的分析方法，確保所有零部件的各種故障模式及影響都經過周密分析，查找到對系統故障有重大影響的零部件和故障模式并分析其影響程度，提出各種危險的預防措施。由于進行FMEA分析需考慮產品結構、組成等因素，因此FMEA分析應在產品的詳細設計階段進行。
4.2.4區域安全性分析（ZSA）
區域安全性分析是分析設備安裝、故障對鄰近系統或結構的影響，避免相鄰系統之間相互干涉以保證系統達到安全要求。由于要判斷系統各區域功能上的聯系，須明確系統的組成與結構，因此ZSA應在產品的詳細設計階段才能進行。
4.3安全性分析方法選用準則
在產品的安全性分析工作中，可根據產品的特點，選用一種或幾種分析方法進行分析，在具體選用時應符合以下準則：
1）分析應盡可能地有效識別和評價所有的危險；
2）分析方法應準確和徹底。
5、產品的安全性分析方法關系
在產品的安全性分析工作中，首先必須確定故障狀態（危害性等級），即產品、軟件以及它們與系統使用功能、維護、試驗、工作環境等相互關系的影響，然后再進行產品安全性分析。在進行FHA分析時，若故障狀態為主要的，需進行FMEA分析；若故障狀態為危險的或災難性的，應進行FMEA和FTA分析。
6、結束語
自70年代以來，美國研制的各種型號的飛機，頻頻墜毀事故，讓人們對產品的安全性信賴度降低，也告誡了產品的安全的重要性。產品安全性分析方法在產品安全性設計中運用很廣泛，為確保產品達到滿意的安全性指標，必須在產品方案設計初期就選擇適用的安全性分析方法，系統地進行安全性分析，針對預見的危險，在設計上采取相應的補償或防護措施，將可能形成的風險減小到最低程度，預防和減少事故的發生，使得產品的安全性得到保證，全面保證航空器的安全。
參考文獻
[1]曹天翔.民用飛機安全性指標分析[R].北京：航空628所，1989.
[2]GJB/Z99-97系統安全工程手冊 [S].北京：國防科技工業委員會，1997.
[3]顧世敏.模塊化航空電子系統的適航取證[J].中國航空無線電學報 2002，（33-4）：12-14
Abstract：Based on the fault statistics of pantograph， the main fault modes were selected to build fault tree method，and the minimum cut sets leading to pantograph fault could be located through analysis.Then the unreliability of top events could be calculated quantitatively. Finally， the importance of minimum cut sets and how the probability of occurrence of bottom events influence the unreliability of top events were showed in results. The analysis results can provide reference for the maintainability and design of pantograph in the future.
Key Words：Pantograph；Urban rail transit；Fault tree method
受電弓作為城市軌道交通關鍵部件之一，由于近年來因受電弓故障導致地鐵車輛失去供電，從而導致大面積延誤的事件時有發生，受電弓已越來越受到地鐵運營公司、專業公司和設計單位的高度關注，迫切需要對其主要故障模式進行可靠性分析，找到根本原因，從而制定相應措施。該文利用故障樹分析分析方法[1]，把受電弓危害度較高的故障模式作為頂事件，通過建立該故障模式的故障樹，定量分析了底事件對受電弓不可靠度，分析系統的薄弱環節，從而制定對應措施，提高受電弓的可靠性。
1 受電弓的故障樹分析
1.1 受電弓故障樹模型的建立
對上海地鐵某線路受電弓近5年的故障模式進行統計，如表1所示，受電弓不能升起、受電弓狀態與實際顯示不匹配、弓網拉弧和部件損壞占到了所有受電弓故障80%左右，其中碳滑板、分流導線由于屬于易損易耗件，日常維修中已對其有嚴格的檢測要求，故該文對其不予以展開分析。該文選取受電弓不能升起該種故障模式進行詳細分析，建立該故障模式下的故障樹，如圖1所示。
根據故障統計，確定這18個底事件發生的故障率，如表2所示。
1.2 可靠度計算
導致受電弓無法升起故障的所有最小割集為：{X1}、{X2}、{X3}、{X4}、{X5}、{X6}、{X7}、{X8}、{X9}、{X10}、{X11}、{X12}、{X13}、{X14}、{X15}、{X16}、{X17}、{X18}，共計18個。
根據式（1）可計算出底事件概率重要度為[4-5]：
為了進一步了解底事件對頂事件的影響，結合計算出的故障率和重要度，選取故障率和重要度靠前的底事件，假設這些底事件發生概率在0.000 01～0.000 1之間變化，分別得到頂事件“受電弓不能升起”的底事件發生概率對頂事件不可靠度影響的變化圖，如圖2所示。
由圖2可知，底事件X13、X14、X16、X18發生概率增大時，頂事件受電弓不能升起的不可靠度隨之發生的增量較大，可見絕緣軟管漏氣（X13）、絕緣軟管接頭斷裂（X14）、節流閥閥芯卡滯（X16）與電磁閥漏氣（X18）對頂事件受電弓不能升起影響程度較大。因此，在受電弓檢修過程中，需加強對以上底事件的關注，從而提升受電弓系統的可靠性。
