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液力自动变速器(AT)系统的模糊故障树分析
1.引言
故障树分析方法是一种分析复杂系统可靠性和安全性的有效工具，常规的基于布尔代数和概率论的系统故障树分析的理论研究已取得了丰硕成果，在工程应用上也取得了许多成绩。由于在理论分析时常规故障树方法将底事件发生的概率视为精确值，而在实际的故障诊断问题中，顶事件(系统故障)和底事件(零部件故障)发生的概率往往同时存在着随机性和模糊性。因此更适合应用模糊故障树进行分析。
液力自动变速器根据汽车速度、发动机转速、动力负荷等因素自动进行升降档位，不需由驾驶者操作离合器换档的一种变速器。自动变速器常见故障包括：自动变速器打滑故障、变速器换挡冲击大、变速器开档过迟或不能开档、变速器升、降档不良、变速器频繁跳档等。由于汽车液力自动变速器也具有结构复杂，引起变速器发生的故障的概率具有模糊性和不确定性等特点，针对自动变速器打滑故障这一常见故障，利用模糊故障树分析法对其进行科学的、定量的处理，从而估算出模糊故障率。

2.液力自动变速器故障树的建立
对于汽车变速器系统，选择自动变速器打滑为顶事件，中间事件为机械磨损、变速器油问题、变速器漏油。若这三个中间事件中的任意一个事件发生，顶事件就会发生（见表1），所建立的故障树如下图1所示
表1自动变速器故障事件编码
事件代号事件名称事件代号事件名称T自动变速器打滑x8液压油品质化恶化M1机械磨损x9油管凹陷M2变速器油问题x10油液型号不对M3变速器漏油x11节气门位置传感器调整不当x1离合器摩擦片磨损x12离合器活塞密封圈损坏x2制动器摩擦片磨损x13制动器活塞密封圈x3制动带磨损烧焦x14减震器活塞密封圈损坏x4油泵磨损x15滤清器堵塞x5单向离合器打滑x16主油路泄露x6液压油油面太低x17主调压阀不良x7液压油油面太高x18压力控制电磁阀不良

图1汽车变速器系统故障树

3.变速器模糊故障树的定性分析
由本文系统所建的故障树，根据与门用乘、或门用加的原则，代数表达式有：
T=M1+M2+M3 （1）
M1 =x1+x2+x3+x4+x5（2）
M2=x6 +x7+x8+x9+x10（3）
M3=x11+x12+x13+…+x18（4）
故得
T=x1+x2+x3+…+x17+x18（5）

所以最小割集法可以求得本例中的割集为：
{x1},{x2},{x3},…,{x16},{x17},{x18}

4.变速器模糊故障树定量分析
为了分析的简便性，仅取中间事件M1来分析。根据有关实验数据、历史统计资料以及工程技术人员的经验，假设总体失效概率为10%。另据统计，变速器机械磨损中的30%为离合器片磨损，10%为离合器片打滑，25%为制动装置系统中的磨损，18%为油泵磨损严重,2%为其它。设M1中间事件的发生概率如表2所示，根据上文中关于底事件发生概率的截集区间表示方法，则有
（6）
（7）
（8）

（9）
（10）

表2事件M1的基本数值
事件代号事件名称离合器摩擦片磨损0.0300.0100.010制动器摩擦片磨损0.0250.0100.010制动带磨损烧焦0.0250.0050.005油泵磨损0.0180.0050.005单向离合器打滑0.0150.0050.005
由于，结合式（7）—（10）保留4位有效数字，则发生概率的截集区间为
（11）
同理，为一区间数，对λ取不同的值，则可得到不同的置信区间。当λ=1时，相当于底事件的发生概率为确定值，。当λ=0时，底事件的发生概率为一个模糊数，表明在充分考虑了原因事件和随机不确定因素的模糊不确定因素时，的值为一个区间[0.0658，0.1118]，即自动变速器打滑的概率在6.58%和11.18%之间变化，与实际相符。

5.变速器底事件的模糊概率重要度分析
从自动变速器打滑故障树图可知，所建故障树全部由或门组成。同理，为了分析方便，仅取M1的底事件—作为分析对象来计算底事件的重要度，同样根据（9）、（10）及表2，同上一个例子分析方法完全一致。因此，可得出M1底事件模糊概率重要度的偏序为
>=>>

6.结论
本文结合故障诊断中理论研究的热点，以汽车底盘系统中自动变速器打滑故障为实例，对运用模糊故障树诊断的方法诊断汽车系统的故障进行了研究。
应用模糊集合理论对复杂系统进行基于故障率为模糊数的故障树分析时，可以较好地解决经典方法中难于精确赋值等缺点。这种方法既反映了概率本身的模糊性，又容许概率赋值在一定程度上的误差，同时可将现场和少量实验数据与工程技术人员的经验集合起来，因此在可靠性工程上具有广泛的应用前景。
模糊故障树分析也存在缺点：构成故障树需考虑耗费时间和人力，难度大，并且需要大量的现场实际经验的科学总结和研制开发人员与专业修理人员的密切配合，对分析人员要求高。因此，该方法只有在实践中不断进行丰