第三节 汽车检测与诊断分析方法——故障树分析法
故障树
x1,x2, x3,x2, x4,x2, x3, x4, x1, x2, x分别是电机卡死、熔 断器失效、电源电压增高和回路电阻短路,相应用字母 x1,x2,x3,x4表示各事件。根据割集的概念可以得到
都是割集。 为了求最小割集,用字母C1、C2分别表示中间事件电机电 流大和回路电流过大,用TOP表示顶事件电机过热,根据上 行法原理,根据故障树的逻辑关系来求最小割集。具体步 骤如下：
中德诺浩汽车实训基地
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汽车故障诊断新技术
故障树分析法的步骤 （1）选择合理的顶事件、系统的分析边界和定义范围,并且确 定成功与失败的准则。 （2）建造故障树,这是FTA的核心部分之一,通过对已收集的技 术资料,在设计运行管理人员的帮助下,建造故障树。 （3）对故障树进行简化或者模块化。 （4）定性分析,求出故障树的全部最小割集,当割集的数量太多 时,可以通过程序进行概率截断或割集阶截断。 （5）定量分析,这一阶段的任务较多,它包括计算顶事件发生概 率即系统的点无效度和区间无效度,此外还要进行重要度分析和 灵敏度分析。
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故障树的定量分析：
（1）顶事件的发生概率 在求得全部最小割集后,如果有足够的数据,则可 以进一步作定量计算故障树的定量化内容主要包括三项 求基本事件、顶事件发生概率的点估计值和区间估计值, 以及它们上、下限值的近似估计系统失效率、失效频率 和不可用度的近似值的计算,工程上的办法是采用动态 树理论,重要度分析,改善系统设计。故障树的定量分析 可以对系统的可靠性、可用性和安全性做出定量的评价, 求顶事件的发生概率是故障树的定量分析的主要内容。 目前,常用的方法有直接概率法和最小割集法。
故障树分析法在汽车故障诊断中的应用
故障树分析法在汽车故障诊断中的应用孙震1.由故障症状、故障原因的层级关系，确定从顶端到中间、再到底端事件的全部事件列表2.在故障树中，首先要分析的系统故障事件称顶端事件，在汽车故障中顶端事件是指最初故障症状。
其次，把不能再分开的基本事件称底端事件，在汽车故障中底端是指最小故障点。
3.最后，把其他事件称中间事件。
故障树是由第一层顶端事件、多层中间事件、最后一层底端事件构成。
注意：故障树中的底端事件不是最终故障原因，而仅仅是最小故障点，如下图所示。
2.由故障症状与故障原因之间的逻辑关系，连接事件与事件之间的逻辑图故障树是根据故障症状与故障原因间的逻辑关系建立起来的，首先将顶端事件用矩形符号表示，底端事件用圆形符号表示绘制成图1的形式。
然后再确定各层事件的逻辑关系，主要由“与”和“或”两种组成，并将各层事件用逻辑符号连接起来。
逻辑“或”用符号表示。
“或”表示低一层事件发生时，上一层事件就会发生。
事件间的“或”关系是汽车故障中最常见的逻辑关系。
例如：各缸没有点火和各缸没有喷油这两个事件中，只要有一个发生，发动机就不能启动。
其逻辑关系图如下图所示。
“与”表示低一层的所有事件都发生时，上一层的事件才发生。
例如：机油滤清器堵塞和旁通阀堵塞这两个事件中。
必须是同时发生才会导致机油压力完全没有。
其逻辑关系图如下图所示。
1.对故障树进行定性分析对故障树定性分析的主要目的是找出导致事件发生的全部可能，也就是导致故障症状发生的所有原因。
弄清发生某种故障到底有多少种可能性。
按逻辑关系，顶端事件为汽车动力不足的故障树如下图所示。
故障树分析法在汽车故障中上实际运用主要体现在汽车制造厂家提供的维修手册中的故障诊断指导表格和流程图，即故障诊断原因对照表和故障诊断流程图，前者是故障树的直接应用，后者是故障树的延伸应用。
因篇幅有限本文只对前者举例说明。
2.实际运用空调系统故障症状原因对照表表格的形式列出，它将顶端事件和对应的全部底端事件用表格的形式表现出来，表格中的一个故障症状与多种可能的故障原因直接对应。
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2）最小径集在事故树分析中的应用
③利用最小径集同样可以判定事故树中基 本事件的机构重要度和计算顶上事件发 生的概率。
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（四）事故树定量分析
1、计算顶上事件发生概率
1）逐级向上推算法
当各基本事件均是独立事件时，凡是与门连
接的地方，可用几个独立事件逻辑积的概率
计算公式：
n
QT qi
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• 四、逻辑代数运算的重要规则 • 1.代入规则：任何一个含有变量A的等式，如果将所有出
现A的位置都代之以一个逻辑函数F，则等式仍然成立。 • A(B+C)=AB+BC 将C=C+D代入 • 原式=AB+AC+AD • 2.对偶规则 设F是一个逻辑函数，若将F中所有的“＋”换为“·”， “·”
0·1=0
若B恒等于“1” A·1=A
1·0=0
1·1=1
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• 逻辑非 • 设A是任何一个逻辑变量，逻辑变量A的
逻辑非确定另一个逻辑变量Z • A’=Z • 0’=1 • 1’=0
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• 二、逻辑代数运算的基本性质 • 1.逻辑运算的基本性质 • 1）逻辑或 • 交换律：A+B=B+A • 结合律：A+(B+C)=(A+B)+C • 同一律：A+0=A • 0－1律：A+1=1 • 等幂律：A+A=A • 2）逻辑与 • 交换律：A·B=B·A • 结合律：A·(B·C)=(A·B)·C • 同一律：A·1=A • 0－1律：A·0=0 • 等幂律：A·A=A
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故障树分析法在汽车故障检测中的应用
故障树分析法在汽车故障检测中的应用
谢伯伦
【期刊名称】《汽车维修》
【年(卷),期】2005(000)002
【摘要】目前，指导电器维修最常用的方法是使用故障检修顺序图，即在流程图上标明故障检修点和检修顺序。
这种方法的优点是状态直观、操作简便，其缺点是不能描述各事件间的因果关系，对故障事件发生的条件不清楚，因而不能在总体上把握电器故障的情况。
【总页数】2页(P27-28)
【作者】谢伯伦
【作者单位】贵州
【正文语种】中文
【中图分类】U4
【相关文献】
1.故障树分析法在汽车液压系统故障诊断中的应用 [J], 彭高宏
2.静态故障树分析法在皮带机胶带故障检测中的应用研究 [J], 李斌
3.静态故障树分析法在皮带机胶带故障检测中的应用 [J], 高文博
4.故障树分析法及其在雷达故障检测中的应用 [J], 魏晨曦
5.故障树分析法在汽车发动机故障诊断中的应用 [J], 李敏
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故障分析法简介
（1）拔出自动变速器的油尺，检查自动变速器液压油面高度。若油尺上没有液压油，说明自动变速器的液压油已全部漏光。对此，应检查油底壳、液压油散热器、油管等处有无破损而导致漏油。如有破损处应修复后重新加油。
（2）检查自动变速器操纵手柄与手动阀摇臂之间的连杆或拉索有无松脱。如有松脱，应予以修复，并重新调整好操纵手柄的位置。
图3-1故障分析程序简图
3.3故障树的分析方法
(1) 定性分析 故障树定性分析的任务是寻找引起所研究故障事件的基本事件及其影响途径，此任务可通过分析故障事件与基本事件的关系得以解决。
（2）定量分析 故障树定量分析的目的是估计故障事件出现的概率，以评价系统的可靠性。
2. 自动变速器故障导致的汽车不能行使故障原因
（1）自动变速器油底壳被撞坏，液压全部漏光。
（2）操纵手柄和手动阀摇臂之间的连杆或拉索松脱，手动阀保持在空挡或停车挡位置。
（3）油泵进油滤网泄漏。
（4）主油路严重泄漏。
（5）油泵损坏严重。
4.2 对自动变速器故障导致的汽车不能行使建立故障树
建立故障树时，首先要分析的故障事件扼要地写在故障树顶端，记为“T”，称为顶事件；把与故障事件有直接关系的事件作为第二级事件并写在顶事件下方，记为“A”；继续分析还可以列出第三级、第四级、……，直至列出不能继续分析的基本事件（记为“x”）为止；分析过程中暂时不分析的省略事件记为“D”。分析事件性质和各级事件间的关系，并用上表中所示符号表示，就形成了故障树。在故障树中，每一级事件都是上一次事件的直接原因，同时又是下一次事件的直接原因，上下级事件之间存在着“或”或者“与”逻辑关系。
“与”事件 的发生概率为
故障树分析(fault tree analysis)
故障树分析(fault tree analysis)➢概述故障树分析常常使用村图来研究系统、过程或者产品的某个特定的失效故障。
故障可能已经发生或者是潜在的。
从追溯失效开始，辨别出导致故障的情况或事件的方式，从而找出根本的事件或原因。
当每一个原因的概率已知时，失效的概率就能被计算出来。
故障树分析的主要目的是确定那些能够降低或者消除故障的改进。
➢适用场合·在设计或者重新设计系统、过程、产品或服务的过程中，辨别潜在失效的原因并且寻找阻止失效发生的方法；·在事故、错误或其他失效已经发生后，辨别出原因，防止将来的失效发生；·尤其是当系统很复杂，失效有多个内在相关的原因时。
➢实施步骤1辨别出将要检查的系统或者过程，常包括限制分析的边界范围，在这里流程图是很有用的。
2辨别出要分析的失效类型，范围尽可能缩小和具体，并称做顶事件。
在表的顶部画一个矩形，在里面描述失效。
3识别出导致顶事件的直接原因，并且把写在他们所引起事件的下方。
4对每个事件提问“这是基本的原因吗？或者能够分析出它的直接原因吗？”如果这个事件基本失效，画圆圈圈住它。
如果能够分析出原因，则画矩形。
根据具体情况，使用表5.4的其他事件符号。
5“这些事件怎样与它们所引起的事件相联系？”使用表5.5中门的符号来显示它们的关系。
低一级的事件是输人事件，他们所引起的事件是输出变量，位于门的上面。
6对于每个非基本的事件，重复步骤3～5，直到树的所有分枝都以基本事件或者不充分事件结束。
7（可选项）为了得出失效的数学概率，需给出每个基本事件的概率。
使用布尔代数来计算每个高一级事件和顶事件的概率。
数学方法的讨论超出本书的范围。
FTA软件使计算更加容易。
8通过分析树来理解原因之间的关系并找到阻止失效的方法。
使用门关系找到最有效的方法来降低风险。
通过概率或者系统的知识把注意力集中在最可能发生的原因中。
➢示例图表5.58是一个公路安全项目的故障树：机动车倒翻的单一机动车事故。
(完整版)故障树分析法
什么是故障树分析法故障树分析(FTA)技术是美国贝尔电报公司的电话实验室于1962年开发的，它采用逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，特点是直观、明了，思路清晰，逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量分析。
体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性，它是安全系统工程的主要分析方法之一。
一般来讲，安全系统工程的发展也是以故障树分析为主要标志的。
1974年美国原子能委员会发表了关于核电站危险性评价报告，即“拉姆森报告”，大量、有效地应用了FTA，从而迅速推动了它的发展。
什么是故障树图(FTD)故障树图 ( 或者负分析树)是一种逻辑因果关系图，它根据元部件状态(基本事件)来显示系统的状态(顶事件)。
就像可靠性框图(RBDs)，故障树图也是一种图形化设计方法，并且作为可靠性框图的一种可替代的方法。
一个故障树图是从上到下逐级建树并且根据事件而联系，它用图形化"模型"路径的方法，使一个系统能导致一个可预知的，不可预知的故障事件（失效），路径的交叉处的事件和状态，用标准的逻辑符号(与，或等等)表示。
在故障树图中最基础的构造单元为门和事件，这些事件与在可靠性框图中有相同的意义并且门是条件。
故障树和可靠性框图(RBD)FTD和RBD最基本的区别在于RBD工作在"成功的空间"，从而系统看上去是成功的集合，然而，故障树图工作在"故障空间"并且系统看起来是故障的集合。
传统上，故障树已经习惯使用固定概率(也就是，组成树的每一个事件都有一个发生的固定概率)然而可靠性框图对于成功(可靠度公式)来说可以包括以时间而变化的分布，并且其他特点。
故障树分析中常用符号故障树分析中常用符号见下表:故障树分析法的数学基础1.数学基础(1)基本概念集:从最普遍的意义上说，集就是具有某种共同可识别特点的项(事件)的集合。
这些共同特点使之能够区别于他类事物。
并集:把集合A的元素和集合B的元素合并在一起，这些元素的全体构成的集合叫做A与B的并集，记为A∪Ｂ或A+B。
故障树分析诊断方法
•部件B的故障在两个法
• 故障树的基本概念
• 由计算机依据故障与原因的先验知识和故障率知识自动辅 助生成故障树，并自动生成故障树的搜索过程。
• 采用故障树分折算法(上行法或下行法)对故障树进行处理， 得到故障树全部最小割集
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•减小故障树的规模， 节省处理工作量
故障树分析诊断方法
故障树的定性分析
故障树的数学描述
• 假设所研究的设备及其组成的部件、元器件等只取正常和故障两种 状态，并假设部件、元器件的故障是相互独立的。
• 1）定义： • 底事件状态：
• 顶事件状态Φ全由故障树底事件状态X所决定，即Φ=Φ(X)， • 其中X＝(x1，x2，…，xn)， • 称Φ(X)为故障树的结构函数。
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故障树分析诊断方法
故障树的定性分析
故障树的数学描述（续）
•3）与门结构函数 • 当全部部件、元器件发生故障时，设备才有故障
• （i=1，2，3，…，n） • 式中，n为底事件数。当xl仅取0或1两值时，上式可改写为：
故障树分析诊断方法
故障树的定性分析
故障树的定性分析是故障树分析最为关键的一步，是定量分析的基础。
• 故障树定性分析的目的：
• 在于寻找导致顶事件发生的基本事件(底事件)或基本事件的组合，即 识别出导致顶事件发生的所有故障模式。
• 由于故障信息有时难以获得，特别是人的可靠性难以定量化，所以故 障树分析往往只能进行到定性阶段，即寻找到故障树的全部最小割集
汽车性能检测线故障树诊断方法
防止任何火源；在使用标准金属量器前必须要确保计 消失殆尽之后再对刻度值进行读取，需要主观意愿任意对 是，读取过程中必须根据玻璃管内油液面最低点作为
量器的刻线标尺进行调整，必须第一时间对老化损坏 标准，首先对计量颈主标尺的刻度进行读取，之后再
的垫圈进行更换，在阀门更换之后必须及时检定；在 确定副标尺的刻度值。
［３］ 葛芦生，潘世华，王晓东．基于现场总线轧机运行状态监测及 故障诊断系统［Ｊ］．自动化仪表，２００２，２３（６）：４８－５０．
［４］ 朱有成，王 柏 春，顾 大 权．仪 器 装 备 故 障 智 能 诊 断 系 统 ［Ｊ］． 自动化仪表，２００２，２３（２）：２２－２４．
［５］ 卢学军，缪思恩，王一欧，等．故障诊断专家系统知识处理及 知识库管理方法研 究 ［Ｊ］．计 算 机 工 程 与 应 用，２００１，２４：１６７ －１６９．
【关键词】 汽车性能检测线；故障诊断；故障树
汽车性能检测，是检查、鉴定车辆技术状况和维 修品质的重要手段，是汽车运输业、车辆技术管理的 重要内容之一，通常是在不解体车辆的前提下进行 检测，这样可以提高零配件的使用寿命，最大可能地 保障车辆的安全可靠，备受车主青睐。当然，真正要 实现视情修理，就需要先进的汽车检测与诊断方法 作为支撑［１］。
故障树分析法用于汽车性能检测线故障诊断的 分析过程，也是对该检测线进行深入认识的过程，这 就要求检测人员要将整个检测过程搞透彻弄明白， 以便在故障诊断过程中及时发现故障发生的潜在因 素并解决问题，提高检测过程的效率和可靠性。故 障树分析的技术特点使它在故障诊断领域内得以广 泛的应用。
三、结语 随着汽车性能检测技术的发展，会有更新更强
的性能检测设备诞生并应用，汽车检测线也会随之 进行更新和壮大，检测线的故障诊断系统也会随着 例如模糊控制分析、神经网络在线学习系统、粗糙集 分析方法等更先进的智能故障诊断技术的进步而变 得更加高效和实用。
故障树分析全面 ppt课件
一、概述
精益智造平台
如某电机工作原理图
电路开关合上后马达不转
开关
电源
电机 (马达)
马达 故障
由图可知：故障树主要由事件和 逻辑门构成，图中的事件用来描 述系统或元部件的故障状态，逻 辑门把事件联系起来，表示事件 之间的逻辑因果关系
开关合上后无电源
电源 故障
线路 故障
一、概述
精益智造平台
FTA的特点：
5) 用直接事件代替间接事件
使事件具有明确的定义且便于进一步向下发展
6) 重视共因事件
共同的故障原因会引起不同的部件故障甚至不同的系统 故障
共因事件对系统故障发生概率影响很大，故建树时必须 妥善处理共因事件
若某个故障事件是共因事件，则对故障树的不同分支中 出现该事件必须使用同一事件符号
3. 故障树的规范化
1. 故障树的建造
精益智造平台
常用的建树方法为演绎法，从顶事件开始，由上而 下，逐级进行分析，即
1）分析顶事件发生的直接原因，将顶事件作为逻 辑门的输出事件，将所有引起顶事件发生的直接原 因作为输入事件，根据它们之间的逻辑关系用适当 的逻辑门连接起来
2）对每一个中间事件用同样方法，逐级向下分析， 直到所有的输入事件都不需要继续分析为止（此时 故障机理或概率分布都是已知的）
一、概述
精益智造平台
故障树分析方法在系统可靠性分析、安全性分 析和风险评价中具有重要作用和地位。既可用 于定性分析又可定量分析。
在故障树分析中，对于所研究系统的各类故障 状态或不正常工作情况统称为故障事件。与故 障事件对应的是成功事件。两者均称为事件。
故障树是一种为研究系统某功能故障而建立的 一种倒树状的逻辑因果关系图
wwwherozucom精益智造平台确定设计上的薄弱环节找出问题所在6采取措施提高产品的可靠性和安全性wwwherozucom精益智造平台三常用事件及其符号wwwherozucom精益智造平台wwwherozucom精益智造平台三常用事件及其符号wwwherozucom精益智造平台11四常用逻辑门及其符号b1bnb1bnwwwherozucom精益智造平台12四常用逻辑门及其符号b1bnb1b2b1b2b1bibnwwwherozucom精益智造平台13四常用逻辑门及其符号禁门打开条件顺序条件wwwherozucom精益智造平台14高空坠落死亡脚手架上坠落安全带不起作用不慎坠落身体重心超出脚手架x7高度和地面的状态x8机械破坏没使用安全带支撑破坏x1安全带破x2条件禁因走动而取下x3忘记戴用x4在脚手架上滑x5身体失去平衡x6工人坠落死亡工作高度超过xx米下方无阻挡门工人坠落安全带设施不起作用工人失足坠落身体重心在船台外工作面打滑工人身体失去平衡安全带设施不起作用安全带设施的缺陷未使用安全带安全带支撑物坏安全带坏为移动工作地点而卸除工人疏忽未用飞机因发动机故障不能飞行23发动机a故障发动机c故障x3x6发动机b故障x1x4x2x5事件符号x7x12事件符号x13x18wwwherozucom精益智造平台16五fta的主要内容某型飞机主起收放系统ftawwwherozucom精益智造平台故障树的建造建树工作要求建树者对亍系统及其组成部分有充分的了解应由设计人员使用维修人员可靠性安全性工程技术人员共同研究完成
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课堂练习：建立发动机冷启动困难的故障 树。
发动机冷起动困难T
+
T-顶事件
燃油质量差D
A-故障事件 x-基本事件 D-暂不考虑事件
油路堵塞 x3
燃油压力 不足A1
ECU信号 错误A2
气缸压缩 蓄电池电 不良x1 压不足x2
+
燃油压力 调节器失 效x4
+
ECU执行动 作错误A3 ECU传感信 号错误A4
A:故障假设分析方法 C:安全检查表方法 2.事故树分析方法[ ] A: 适用定性分析 C: 既用定性又用定量 3.事件树分析法首先要确定[ ] A：顶上事件 C：关键事件 B：初始事件 D：危险事件 B：适用定量分析 D：以上都不是 B: 危险指数方法 D: 事件树分析法
4.按事故发展的时间顺序由初始事件开始推论可能的后果是 (B) A．故障树的分析方法 B．事件树的分析方法 C．是故障树和故障树共同的分析方法 D．既不是故障树的分析方法，也不是故障树的分析方法
《现代汽车试验学》
第 2版
2、故障树的建立
下面以前面提到的汽车动力不足的故障症状为 例说明从故障树到故障诊断流程图表的设计步骤： • 汽车动力不足故障树以顶端事件开头； • 以逻辑关系确定下一层级的中间事件与顶端事件 的相互关系； • 假若汽车动力不足是由发动机动力不足和底盘传 动效率低、阻力大引起的，它们之间是逻辑“或 ”的关系，见下图。
第一章
汽车检测与诊断基础知识
《现代汽车试验学》
第 2版
故障图的利用——故障树变流程图
• 显然，两个中间事件都是造成汽车动力不足的原因，这两 个原因是平行的，故障树只需要将这两个原因用逻辑“或 ”的符号联系起来就可以了，但流程图必须确定在诊断的 过程中先查找哪一个？ 从故障发生的概率而言，发动机发生故障的概率大 于底盘的故障概率，但是发动机的功率大小在车上很难 测定，按照故障发生的概率应该先判断发动机动力不足 的问题，但在故障诊断实际中比较难实现，底盘故障虽 然发生的概率低但却容易判断，所以，先采用汽车静止 拉动拉力测试或制动阻滞力测试来判断制动系统阻力是 否过大，然后再用离合器打滑试验来判断底盘的传动效 率大小。当这两项都通过后再对发动机进行测试。
油路泄露 x5
+
点火系统 失效A5 进气系统 失效A6 喷油量不 足A7
+
转速信号 错误x13 水温信号 错误x14
+
点火线圈 工作不良 x6 点火信号 线路故障 x9 怠速控制 系统故障 x10 喷油器工 作不良 x11
+
点火时间 错误x7
火花塞失 效x8
喷油时间 错误x12
第一章
汽车检测与诊断基础知识
《现代汽车试验学》
第 2版
3、故障树的分析方法
（1）定性分析 寻找引起所研究 故障事件的基本事件及 其影响路径。 （2）定量分析 估计故障事件出 现的概率，以评价系统 的可靠性。
课堂练习：运用故障树分析法， 将下图结合树状图常用符号重新 表示。
1.“将系统故障形成的原因由总体至部分逐级细化的分析方法” 的安全评价方法是[ ]
第一章
汽车检测与诊断基础知识
《现代汽车试验学》
第 2版
汽车故障诊断流程图表的设计是汽车维修技 术人员必须掌握的汽车故障诊断工艺设计技术， 它是汽车维修工作中技术层面最高的技术工作， 汽车故障诊断流程图表设计的基础是故障树分析 法，汽车故障诊断流程图表是故障树分析法的延 伸推广应用，在汽车维修工程中故障诊断流程图 表具有十分重要的地位和意义。
省略事件
暂时不分析或 发生概率很小的事 件。 事件 x1,x2,„xn有一 个发生，事件A就 会发生。
Aห้องสมุดไป่ตู้
x1,x2,x3,„„xn
事件 x1,x2,„xn同 与逻辑关系 时发生，事件A 才发生。
A + x1,x2,x3,„„xn
或逻辑关 系
第一章 双管路行车制动系统失效的故障树 汽车检测与诊断基础知识
第一章
汽车检测与诊断基础知识
第三节 汽车检测诊断分析法—— 故障树分析法
《现代汽车试验学》 第 2版
一、故障树的建立
1、常用符号 符号 名称 含义
包括除基 本事件外所有 要分析的故障 事件及其原因 。
符号
名称
含义
不能再分解的 故障事件，为故障 的基本原因。
故障事件
基本事件
表示事件 非故障事件 为偶发事件。