启飞汽车

摘要

    汽车是一种现代化的陆地交通运输工具，汽车制动系是汽车安全行驶的保证设施，如果制动系发生故障，就会引起严重的交通事故，严重的影响着人们生命、财产的安危。因此汽车制动系的可靠性问题越来越受到人们的重视。应用故障树分析法对某型客车制动系进行可靠性分析，就是首先找出系统所有的故障模式，再追查找出引起每种故障的直接原因，并以一种树状的逻辑关系图表示之，然后计算分析系统的累积失效概率、事件概率重要度等指标，严格地评价系统的可靠性。本文对某型大客车制动系统进行了故障树分析，为以后开展汽车制动系可靠性增长工作奠定基础。

一、系统故障模式

    汽车制动系是汽车安全行驶的保证设施，正常行驶时，该系统不工作，当需要减速或停车时，系统投入工作。其功能是强制汽车减速或停车，并使汽车在坡道上或停车场上停放。某型客车制动系（行车制动装置）—气压制动系的简化示意图如图 1 所示。该型车采用了一路对一轴所谓双管路系统，前后轴各有一套传动管路；两管系统相互独立，当其中的一套管路失效，另一套管路仍保持正常制动效果。
    制动系如不能良好地完成制动功能，则为出现故障。常见的故障表现形式：①制动突然失灵（无刹车）：功能完全丧失；②制动效果不良：行车中制动时，汽车能够降速，但减速度小或反应迟缓，而紧急制动时各轮均无轮胎拖印；③制动跑偏：实施制动时，汽车向一侧偏驶；④制动拖滞：制动后松抬制动踏板，车轮仍不能立即解除制动。
 

1—空气压缩机 2—油水分离器 3—压力控制器 4—工作贮气筒 5—单向阀 6—压力调节器 7—备用贮气筒 8—踏板
9—前制动气室 10—后制动气室 11—压力表

二、建立故障树

    故障树是一种特殊的树状的逻辑因果关系图，用规定的事件、逻辑门和其它符号描述系统中的各事件的因果关系。本文采用演绎法建立故障树，该法的特点是对引起定事发生的原因逐层剖析，不断深入，直至找出引起系统故障的最后的原因—基本事件。首先分别以前述常见的四种故障模式为顶事件建立了相应的子故障树，这四棵故障树中共 174 个基本事件，85 个逻辑门。 然后以“制动系功能失常”为顶事件建立了综合故障树，全树共 133 个基本事件，83 个逻辑门，简化后的故障树（图 2）保留了 30 个基本事件，38 个逻辑门。
 

三、故障树分析

1.数据的采集及处理

    通过近两年的时间里，对 10 台某型大客车进行了跟踪试验，采集了故障时间、种类、维修时间等上万个相关数据，采用回归分析法，由计算机实现基本事件的分布类型判定及分布参数的估计。表 1 给出了部分基本事件分布类型及分布参数估计值。
 

2.定性分析

    定性分析采用 Fussell-Versely 方法，求出故障树的全部视在割集，在消除非最小割集的集间吸收处理时，提出了比较吸收的新方法，与一般的两两元素相比较的集间吸收方法相比，其特点是运算速度快。该方法的基本原理是：在两两割集的比较中，将一割集与两割集的交集比较，如果相等则这一割集被吸收.
    定性分析得图 2 所示故障树最小割集成222 个，其中一阶割集 6 个，二阶割集 216 个，分别为，Xi ，i=1 … 6 和 XiXj，i=7 … 30，i=(i+1)…30 。

3.定量分析

    定量分析的主要任务是计算顶事件的特征量和基本事件的重要度。本文采用早期不交化法处理相容割集，并在使用中提出了一种新的早期不交化方法，其原理是：将布尔不交运算规则，直接应用于下行法之中；求不交化割集的基本过程：从顶事件开始，向下用输入事件置换输出事件，当遇到与门时，其输入不变，并写在一行内，当遇到或门时，其输入事件不交化。设最小不交化割集为 Mi ， i=1…k，则故障树用不交化割集表示的函数为：


    顶事件发生的概率函数:

    部分计算结果见表 2。
 

    基本事件重要度是指基本事件发生对顶事件发生的贡献。可分为概率重要度、关键重要度。概率重要度是指第i 个基本事件由正常状态变为故障状态时，使顶事件发生的概率：
 

    部分计算结果见表 3。
 

五、结论

    (1)定量计算了系统的累积失效概率，从计算结果看，汽车行驶 1000 km 时，有 10%左右的制动系出现过故障，而行驶 10000 km 时，累积有 96%的制动系出现故障，经维修，说明系统无故障的间隔里程短，反应了该系统可靠性较差。
    (2)从计算的基本事件重要度数值看，可知车轮制动器组件是制动系的薄弱环节，即最易出现故障的部件，理论计算结果与实际情况相吻合。
    (3)虽然定量计算时采用了精确的计算方法.但由于数据不足及不准确，所得结果具有一定的误差，有待于今后随着数据积累增多，方可得出准确的计算结果。

作者：姜彤 王玉生 韩立  来源：电大理工
 

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