FTA应用于牵引装备质量故障的分析研究

1、 FTA应用于牵引装备质量故障的分析研究 顾丽+肖连新+邓苹+祝令帅+龙云峰摘 要：文章介绍了FTA及其基本原理，研究了FTA技术引入到牵引装备质量故障分析中的方法，介绍了牵引装备质量故障的建树过程、定性分析、定量分析及其意义。Key：FTA；牵引装备；故障分析1 概述FTA（Fault Tree Analysis，简称FTA）称为故障树分析，是产品（系统）可靠性和安全性分析的工具之一，也是分析已发生事故的一种基本方法，用来寻找导致系统故障或危险事件（顶事件）发生的潜在原因和原因组合，在具备基础数据时求出顶事件发生的概率及其他定量指标。FTA可充分应用在牵引装备质量故障分析过程中，逐步找到事故

2、发生的根本原因，求出最小割集，通过降低最小割集中的底事件发生概率，从而降低产品故障的发生概率，提高产品可靠性，保证产品质量。2 FTA基本原理故障树是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系，旨在查明导致顶事件发生的原因及原因组合的推理（自上而下的）方法。在故障树建立的基础上，可对故障原因进行定性或定量分析。故障树定性分析主要是确定最小割集以明确基本事件影响顶事件的方式及重要程度，在最小割集全部求出后，可对最小割集和底事件进行分析，根據每个最小割集所含底事件的数目（称阶数）排列，在各个底事件发生概率较小、且相互差别不大的条件下，可按下列

3、原则对最小割集和底事件进行比较：（1）阶数越小的最小割集越重要。（2）在低阶最小割集中出现的底事件比高阶最小割集中的底事件重要。（3）在最小割集阶数相同的条件下，在不同最小割集中重复出现的次数越多的底事件越重要。故障树定量分析是根据低事件发生概率可计算得出顶事件的发生概率，以判断是否满足规定的安全性和可靠性要求，故障树定量分析在产品或系统可靠性分析时特别有用。3 FTA在牵引装备中的应用研究FTA分析方法可充分应用在牵引装备质量故障分析过程中，对产品质量故障进行可视的深入分析，层层展开，全面、准确的计算出最小割集，通过分析，得出对顶事件发生影响最大的底事件，将有限资源合理分配，以最小的投入来最

4、大化的解决问题，降低故障发生概率，提高产品的可靠性。下面以我公司机车牵引电机为例，通过对顶事件的确定、故障树的建立及定性定量分析，研究FTA应用于牵引装备质量故障中的分析方法。首先对分析产品进行深入的了解，熟悉运行环境、故障影响、产品结构、现场工艺等多种因素，确定转子平衡块脱落为顶事件，进行故障树分析。其建树过程如下：第一步：以机车牵引电机转子平衡块脱落为故障事件，即故障树的顶事件，写在故障树的顶端，用顶事件符号（矩形）表示。第二步：需找导致平衡块脱落的直接原因，经过分析，直接原因分别有“长期运转后，螺钉松动”、“平衡块紧固不到位”，这两个原因作为故障树的中间事件，写在第二行，用中间事件符号（

5、矩形）表示。“长期运转后，螺钉松动”与“平衡块紧固不到位”其中一个发生就会导致平衡块脱落，所以这两个事件用或门（逻辑门）与“平衡块脱落”顶事件相连，如图1（a）。第三步：分析导致“长期运转后，螺钉松动”、“平衡块紧固不到位”发生的直接原因，导致“长期运转后，螺钉松动”发生的直接原因分别有“螺纹锁固胶固化效果下降或失效”、“螺纹锁固胶填充不充分”，其中，“螺纹锁固胶填充不充分”无需再分析，作为故障树的底事件，用底事件符号（圆形）表示，“螺纹锁固胶固化效果下降或失效”作为中间事件与“螺纹锁固胶填充不充分”写在故障树的第三行，并用或门与“长期运转后，螺钉松动”中间事件相连；“平衡块紧固不到位”的分析

6、过程与“长期运转后，螺钉松动”类式，具体见图1（b）。按照以上方法，逐步分析每个中间事件，一直追溯到引起产品发生故障的全部底事件为止，如图1（c）。图1（d）以上故障树中的事件定义如表1。用事件标号表示后的平衡块脱落故障树见上图1（d）。下面对平衡块脱落故障树进行定性与定量分析：根据最小割集的定义，可得平衡块脱落故障树的最小割集分别为：X1、X2、X3、X4、X5、X6，根据实际经验，X1底事件发生概率最高，优先利用资源解决此底事件，其他最小割集的阶数都是1阶，发生概率相差不大且概率较小，所以其他5个底事件的重要程度相差不大，可根据实际情况合理利用资源进行改进。通过大量收集数据、统计分析，每个

7、底事件的发生概率约为P（X1）=0.08%、P（X2）=0.01%、P（X3）=0.03%、P（X4）=0.02%、P（X5）=0.025%、P（X6）=0.009%，则平衡块脱落此顶事件发生的概率为：P（T）=1-？装（1-P（Xi）=1-1-P（X1）（1-P（X2）（1-P（X3）（1-P（X4）（1-P（X5）（1-P（X6）=0.17%根据故障树结构，也可计算出各中间事件的发生概率。4 结束语通过对平衡块脱落进行FTA分析，可得出影响平衡块脱落最重要的底事件、计算出平衡块脱落发生概率。同时，平衡块脱落分析过程这一宝贵的经验以FTA的形式得以积累，为产品设计改进、故障诊断和维修方案的优化提供可靠的输入。Reference1廖炯生，曹晋华，梅启智.GJB/Z 76