参考文献-轨道交通安全技术研究中心.DOC

基于故障树的ABS系统安全性分析 学 院： 电子信息工程学院 专 业： 交通信息工程及控制 学生姓名： 辛 未 学 号： 指导教师： 周达天 2013年11月28日 基于故障树的ABS系统安全性分析 1.引言 ABS（Anti-lock Braking System），中文译为“防抱死制动系统”，是一种在常规刹车技术上进行改进形成的新型安全制动控制系统，与普通的制动系统相比，ABS有着防锁死、防滑等显著特点。利用ABS系统可以在汽车制动的过程中检测车轮速度，自动控制、调节制动力以避免车轮抱死，保证车辆在紧急制动时仍具有转向功能，极大的提高了行车的稳定性和安全性。近年来，随着人们对于行车安全的重视，ABS技术被普遍应用在各品牌汽车中，对于ABS系统其自身的故障诊断和安全性分析的重要性也日益得以凸显。采取有效的手段，对于ABS系统的安全性进行分析有着十分重要的实际意义。 2.故障树分析法简介 故障树（Fault Tree，简称FT），是通过对系统不同故障发生的原因进行分析研究，从而建立的一种从故障发生结果到发生原因的有向逻辑图，可以用于表示系统特定故障间的相互关系。 故障树分析法（Fault Tree Analysis，简称FTA），是在系统设计过程中，对可能导致系统发生故障的硬件、软件、环境及人为因素等条件进行分析，根据分析结果完成故障树建立，从而确定故障原因的各种组合方式、发生间的因果关系及故障概率，采取相应纠正、改善措施提高系统可靠性、安全性的一种设计方法。利用故障树分析，可以从安全、可靠性等角度对系统的不同设计结构进行比较选择，分析确定致命故障通路或系统薄弱环节，从而针对性的进行改进，并对改进结果进行评价。同时，可以根据故障树分析结果制定有效的故障定位、维修方案、设计等，显著的提高系统可靠性、安全性。 采用故障树分析法对ABS系统从系统结构及常见故障模式、发生概率等方面进行分析，可以得到较为全面的安全性分析结果，为实际环境下的ABS系统故障诊断、维修、薄弱环节改进工作能起到很大的指导意义。 ABS系统故障树分析 3.1ABS系统的基本结构及工作原理介绍 3.1.1 ABS系统基本结构 ABS系统根据品牌、车型以及设计等方面的不同，在具体环节上会有一定差异。但其基本结构和组成是基本相同的，是在传统的制动系统上，通过加装电子控制器（ECU）、车轮速度传感器，以及包含有制动压力调节器的执行部件等控制、调节装置，而实现的安全防抱死制动系统，其基本结构下图所示。 图1 ABS系统的基本结构图 其中，车轮速度传感器分为轮速传感器、车速传感器、减速传感器三部分。轮速传感器负责检测车轮运动状态，将测得的车轮加、减速度信息传送至ECU。车速传感器用于监测车速，为ECU侧滑率控制方式提供数据基础。减速传感器在汽车制动时，获取汽车减速度信号，ECU通过分析不同信号表现，判定汽车行驶路面状况，从而采取相应措施。 ECU作为核心的控制单元，需要对轮速、车速、发动机转速、制动、路面状态等信息进行接收处理，分析判定车轮制动情况，并综合发出调节指令。具有报警、记忆、存储、自诊断以及保护等功能。 执行器主要由油泵、油液管路、储液器及制动压力调节器组成。其中油泵、油液管路及储液器的作用主要是产生控制油压，实现制动压力的变化功能。而制动压力调节器为ABS中最主要的执行装置，一般设置在制动总泵与车轮制动分泵之间，可以根据ECU的控制信息，利用电磁阀门的开关动作，自动的调节各制动分泵的压力，达到控制制动力的目的，防止制动过程中的抱死问题。 3.1.2 ABS系统工作原理 以常见ABS系统为例，在每个车轮上各安装有转速传感器，采集各车轮转速信息并输入ECU中。ECU根据转速信息对车轮的运动状态进行判断和监测，进而形成相应的控制指令，通过对于执行器的控制，对各制动分泵的制动压力进行调节，防止抱死现象。ABS系统的具体工作环节可以分为常规制动过程和制动压力调节过程。 当处于常规制动阶段时，ABS系统不介入制动压力控制过程，各调节装置均不通电而处于开启状态。制动总缸与各分缸间自由连通，各制动轮缸的制动压力完全随主缸的输出压力变化而变化。当驾驶员踩下制动踏板时，分缸保持持续制动，而当松开踏板时，制动油液由分缸返回主缸解除制动状态。 在制动过程中，当ECU通过分析速度传感器传入的数据，判定车轮趋于抱死状态时，ABS系统就随之转入制动压力调节过程。制动压力调节过程可以具体分为制动压力保持、制动压力减小以及制动压力增大三种模式。当ECU判定某个车轮趋于抱死状态时，就