浙江交通职业技术学院学报，第22卷第1期，2021年3月
Journal of Zhejiang Institute of Communications
Vol.22No.l,Mar.2021
王征
（浙江交通职业技术学院，杭州311112）
摘要：应用故障树分析法对汽车防盗系统不解除故障进行研究，建立了模块不工
作、钥匙不工作、线路故障和启动装置按钮不工作的故障树模型。以迈腾B8装备 的第五代防盗系统故障为例，进行故障分析和排查，结果表明该方法能够快速查
分析故障原因，提高效率，可为汽车防盗系统的故障诊断提供参考依据。
关键词：故障树分析；汽车防盗系统；故障树模型；故障诊断
中图分类号：U472.9文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1671-234X.2021.01.008
文章编号：1671-234X(2021)01-0037 0引言
随着电动化、智能化、网联化、共享化的普及，汽车新技术含量越来越高，是集机电、气、液一体化的工业产品。汽车防盗系统可以很好的防止车辆被盗，但其零部件众多，逻辑控制复杂，准确而迅速地确定故障原因对于维修人员来说非常困难。因为防盗系统以电子控制为媒介，形成一个多元件的复杂整体，各部分零部件不是相互独立的，相互之间存在逻辑关系，其故障现象和故障原因并非是—
—对应，因此传统故障诊断方法和维修技能很难排除防盗系统故障。防盗系统的故障诊断难点在于防盗逻辑控制的分析，采用故障树分析法可以快速查故障原因，提高维修效率。
1汽车防盗系统不解除故障树的建立
1.1故障树分析法
故障树分析（Fault tree analysis，简称FTA）是一种以故障树为模型对系统进行可靠分析的图形演绎方法⑴。它建立在系统的故障经验库基础上，采06
用逆向推理，将系统级的故障现象（顶事件）与最基本的故障（底事件）之间通过适当的逻辑门（与
门、或门、非门、异或门等）连成树状图，通过层层分析，建立起能体现故障传播逻辑关系的倒立的树状图就称作故障树⑵。故障树分析法有利于分析和预测事故的原因，便于故障诊断和事故预防，广泛应用于机械的故障诊断，分析和判断设备或系统产生的故障原因。
1.2故障树分析流程
在建立故障树之前，必须首先熟悉汽车防盗系统的组成、逻辑控制、工作原理，全面分析可能出现的故障类型。将采集到的常见故障类型作为顶事件建立故障树模型。随后进行故障树定性分析，根据故障出现路径逐步建立故障树的最小割集B。如图1所示。
1.3汽车防盗系统不解除影响因素
将汽车防盗系统不解除定义为：在防盗系统正常工作时，在各种不确定因素的影响下，防盗系统出现故障致使其功能不能按要求发挥的可能性及整个系统瘫痪。
根据国内外相关资料的研究，在分析防盗系统控制模块不工作、钥匙不工作、控制线路故障和启
收稿日期：2020 -09-01
基金项目：2019年高等学校国内访问工程师校企合作项目（811901RS0334）
作者简介：王征（1986-），男，河南息县人，讲师，硕士，E-mail：****************** 。
38浙江交通职业技术学院学报
动装置按钮不工作的故障机理和原因后，得到表1
所示的汽车防盗系统不解除的影响因素。
|查文献|熟悉系统|
_J t
定顶事件|
|中间事件*建立故障树“底事件|
:I:
|简化故障树|
I
建立最才、害0集
|故障树分析评价|
图1故障树分析基本流程
表1汽车防盗系统不解除的影响因素
中间事件不解除影响因素故障树底事件符号
J965供电保险丝SC19故障& J965搭铁线故障X2 J965搭铁点（0故障X3 J965自身故障X4行李厢进入及起动系统天线R137X5车内进入及起动系统天线R138&车内进入及起动系统天线R139X7 J519供电保险丝SC11故障X8
模块不J519供电保险丝SC24故障焉J519搭铁线故障X1O
工作M]
J519自身故障X n
J764供电保险丝SC15X12
J764搭铁线故障X13
J764自身故障X14
J285供电保险丝SC17X15
J285搭铁线故障X16
J285自身故障X17
J965至J519唤醒线故障X18
J519、J764、J285公共搭铁点迪故障X42钥匙不钥匙电池故障X37工作M2钥匙低频高频收发器故障X38
中间事件不解除影响因素
故障树底
事件符号J965至J519S#故障
J965至J51915#1线故障x20
J965至J51915#2线故障X21
E378至J965T6as/3至T40/7故障X22
E378至J965T6as/6至T40/19故障X23
J965端T40/6CAN—H故障
J965端T40/5CAN—L故障（不含断
路）
X24
X25
J965端T40/5CAN—L故障断路X26线路
J519端T73a/16CAN—H故障X27
J519端T73a/17CAN—L故障（不含
故障M3
断路）
X28
J519端T73a/17CAN—L断路X29
J285端T18/18CAN—H故障
J285端T18/17CAN—L故障（不含断
路）
X30
X31
J285端T18/17CAN—L断路X32
J764端T4dg/1CAN—H故障X33
J764端T4dg/2CAN—L故障（不含断路）X34
J764端T4dg/2CAN—L断路X35
J533端CAN—H和CAN—L互短X36
启动装置E378自身故障X39按钮
（E378）
E378供电线T40/8至T6as/2故障X40
不工作叫E378搭铁故障X41
1.4汽车防盗系统不解除故障树的建立
故障的影响因素仅能说明是故障产生原因，无法给出影响因素对事故发生的因果关系与影响大小。而故障树分析是从结果到原因的逻辑关系分析，按照故障树分析基本流程，在分析防盗系统的控制逻辑、工作原理、故障机理后，结合专家经验构建以防盗系统不解除为顶事件，以控制模块不工作、钥匙不工作、控制线路故障和启动装置按钮不工作的故障为中间事件，以前述的故障影响因素为底事件的故障树模型。如图2所示。
第1期王 征：基于故障树分析的汽车防盗系统故障诊断研究
39
防盗锁止系统不解锁T
|钥匙不工作M2 |模块不工作Mi |J965不工作Mio?] |J519不工作Mi 屈卩764不工作Mi 。』|J285不工作皿伺
|线路和障M3 E378不工作M4 ++++
注：二为顶事件、中间事件符号，表示需要
进一步往下分析事件。
O 为基本事件，表示不能再往下分析的事件 A
A 为或门符号，表示
B 或
C 任一事件单独发 代生时，A 事件都发生。
rS 为与门符号，表示b 和c 同时发生时，a 昭事件才发生。
汽车防盗系统不解除故障树
图2
1.5故障树的最小割集
故障树结构分析的最主要任务是出导致顶事 件发生的数目不可再少的底事件组合，即最小割 集。从理论上讲，如果能保证每个最小割集中的底 事件至少有一个不发生，则顶事件就不发生⑷。本
文采用Fussell 下行法⑸求最小割集如表2所示。
表2最小割集计算
层数逻辑关系
M104 = X15 + X16 + X 17 + X42 ； M301 = x i8 + M308 ； M302
X22 + X23
3
M303 = M309 + X24 + X25 + M310; M304 = M311 + X 27 + >
+ M312; M305 = M313 + X30 + X31 + M314M306 = M315 + X33 + X34 + M316; M307 = X36
层数逻辑关系1
T = Mj + M 2 + M 3 + M4
2
Mi = M 101 + M 102 + M 103 + M 104; M 2 = X37 + X38
M3 = M301 + M302 + M303 + M 304 + M305 + M 306 + M 307 ; M4=X10 + 知 + X42
3
M101 = Xj + X 2 + X 3 + X4 + X 5 + + X 7; M 1Q 2 = Xg +
X9 + X 10 + X n + X42 ； m 103 = X 12 + X 13 + X 14 + X42
M308 = X19X20 + X 19X 2i + X20X21 + X19X20X21; M309 = X24X25 ； M310 = X24X26; M311 = X27X28
M312 = X27 X29; M313 = X30 X31; M314 = X30 X32; M315 =
X33X34 ； M316 = X33X35
T = M x + M 2 + M 3 + M4T =
(Mg] + Mg? + M 103 + M 104) + (X37 + X38)
+
( M301 + M302 + M303 + M 304 + M305 + M 306 + M307 )
+
40
浙江交通职业技术学院学报
(Xio + X41 + X42)
T= [ (X1 + X2 + X3 + X4 + X5 + & + X7) + (X 8 + X9 + X10 + X11 + X42)
+ ( X12 + X13 + X14 + X42 )
+
(忑 + 心 + 乂口 + 心)]+(X37 + X38)+ [ (X 18 +
M308)+(X22 + X23) + ( M 309 + X 24 + X25 + M310) + ( M311 + X27 + X 28 + M312 ) + ( M313 + X30 + X31 + M314)
+(M315 + X33 + X34 + M316)+ X36]
+ (X40
2案例分析
++
+++
++++
+ X9 + X]o + X]i + X42) +
(X]2 + X]3 + X]4 + X42 )
+
(忑 + 心 + 乂口 + 心)]+(X37 + X38)+ [ (X 18 + 2.1故障现象
一辆一汽-大众迈腾B8轿车，VIN 码为
LFV3A23C6H3194788，按遥控钥匙解锁时，外部灯
光闪，钥匙灯闪，仪表双闪指示灯有显示，中控锁
动作；操作双闪，外部转向灯正常，仪表转向指示
正常；按E378，钥匙灯闪，方向盘解锁；但仪表 灯不亮。
2.2故障诊断与排除
X19X20 + X19X21 + X20X21 + X19X20X21)+(X22 + X23)
+ (X24X25 + X24 + X25 + X24X26)+(X27X28 + X27 +X28+ X27X29) +(X30X31 + X 30 + X 31 + X 30 X32) +(X33X34 + X33 + X34 + X33X35) + X36]X42)
+ ( X40 + X41 +
T= X x + X 2 + X 3 + X4 + X 5 + X6 + X 7 + X 8 + X9 +
Xio + Xu + X 12 + X13 + X 14 + X 15 + X 16 + X 17 + X 18 + X 22 + X23 + X24 + X25 + X27 + X 28 + X 30 + X 31 + X33 + X34 + X36 + X37 + X38 + Xzio + X41 + X42 + X19X20 + X19X21 + X20
2.2.1故障原因分析
按遥控钥匙，外部灯光闪烁，说明J519I 作
正常，即底事件{X 』、{对、{X 10U {x n U
fx 18U {x 37U {x 38U ）X42!均可以排除；钥匙灯
闪，说明J965工作正常，即底事件{X x U {X 2U
fx 3U {xj 、{x 5U {xj 、{x 7!均可以排除；按
遥控钥匙，仪表显示双闪指示灯，中控锁动作，说
明J285工作正常、J519至J285通信正常，即底事
件{x 15U {x 16U {x 17U {x 27U {x 28U {X27,
X21 + X24X25 + X24X26 + X27X28 + X27X29 + X30X31 + X30fx 31U
X32 + X33X34 + X33X35 + X19X20X21
由上述计算结果可知，汽车防盗系统不解除故 障树最小割集有46个，即{X 』、{X 2u
fx 5U {xj 、{x 7U {x 8U {对、
fx 12U {x 13U {x 14U fx 15U
{XiJ 、{x 22U {x 23U {x 24U
fx 28U {x 30U fx 31U {X33U
{X37}、fx 38U {xj 、
{X30, X 32!均可以排除；按E378，方向盘解锁说
明防盗系统已解除，说明J764 I 作正常，J764至
fx 3U
fx 10U fx 16U
fx 25U U34U
{xj 、{X19,
J285至J965I 作正常，即底事件{X 12U {X 13U
fx 14U fx 22U
{x 23U
{x 24U {x/、{x 30U
fx 31U
{X33U
{X34U
fx 36U
{心人{xj 、
{X24, x 26U
{X30, x 31U
{X30, x 32U {X33, X34U {X33, x 35!均可以排除。
仪表不亮，说明15电未形成。根据上述故障
{X4U
fx 17U
fx 27U fx 36U
x 20U 区9, x 21U {X20, x 21U {x 24, x 26U {X27, x 28U {X27, x 29U {x 30, x 32U {X33, X34U {X33, x 35U {X19,
树分析，故障范围可以缩小至底事件 区9, X 20U
{X19, X 2i u {X20, X 21U {X19, X20, x 21h 即 J965
至J519S #故障、J965至J51915 # 1线故障和J965
至J51915 # 2线故障三个中的任意两个或者三个同
导致顶事件发生的最小割集有2种类型，一阶 最小割集有34个，例如{X42!出现时，会引起
J519、J764、J285均不工作；二阶最小割集11个,
例如{Xi ” X 21!，表示X19和X2侗时发生时，则会
引起M308 （15电未形成），从而导致线路故障；三 阶最小割集1个，区9, X 20, X 21!，表示X19、X2。、
X21同时发生时，会引起M308 （15电未形成），最终
时故障。
导致防盗不通过。
2.2.2故障测试确认
首先连接诊断仪读取故障码，故障码为
B11D829，经由CAN 端子15，不可信信号。因J965
发出15电请求信号送给J519，由J519形成15电，
通过CAN 总线传递15信息反馈给J965，从而报该 故障码。
根据故障码，为了进一步明确故障范围，需要 读取J519中的15电相关数据组，判断信息J519是
否收到。如表3所示
。
第1期王征：基于故障树分析的汽车防盗系统故障诊断研究41表3J519端15电相关数据流
测试对象09(J519)15
相关数据组
测试条件及工具
打开双闪、
诊断仪
测试参数点火起动开关点火起动开关端子
S端子状态端子15信号115信号2
标准值激活激活激活
读取值激活未激活未激活结论正常异常异常由于端子15与S的相关性，当S和15信号1 #、15信号2#三
个信号中，即底事件｛X19K ｛x21!，任意两个信号或者三个同时出现故障，无法准确校验15信号的准确性，根据数据组，同时检测J519端15信号1#、2#和S两个端子的变化情况。如表4所示。
表4J519端15#信号2和S#电压
测试对象J519端测试条件及工具ON档、万用表
测试参数
T73a/47T73a/44T73a/54（15#信号1）（15#信号2）（S#）
标准值+B+B+B
读取值+B0V0V
结论正常异常异常因J519端15#信号2和S#异常，故检查上游J965端15#信号2、S#信号状态，测试结果如表5所示。
表5J965端15#信号2和S#电压
测试对象J965端测试条件及工具ON档、万用表
测试参数
T73a/47T40/27T4O/4O （15#信号1）（15#信号2）（S#）
标准值+B+B+B 读取值+B13.3V13.3V 结论正常正常正常
因为J519和J965之间15#信号2和S信号线两端都存在+B压降，所以可以判断J965端T40/ 27到J519端T73a/44之间断路；J965端T40/40到J519端T73a/54之间断路。即底事件｛X19,X21!发生，导致15电未形成，方向盘解锁，仪表不点亮。修复后，仪表正常点亮。
2.3案例总结
对于迈腾B8轿车防盗系统不解锁，故障原因达46个，如果排故时逐个查，工作量较大，效率低下。建立故障树模型有助于快速查分析故障原因，缩小故障范围，减轻工作量、提高效率。
3结语
(1)对迈腾B8轿车防盗系统不解除的主要故障类型进行了总结，并对故障原因进行了辨识和归类。
(2)根据故障原因的辨识，建立了防盗系统控制模块不工作、钥匙不工作、控制线路故障和启动装置按钮不工作的故障树模型。
(3)通过下行法计算得出46个最小割集。用故障树分析法对实际案例进行验证，结果表明故障树模型有助于快速查分析故障原因，提高效率。
(4)在建立故障树前，必须熟悉汽车防盗系统的组成、逻辑控制、工作原理，全面了解、正确掌握故障类型和故障出现的原因，故障的预判、诊断和排除才具有现实意义。
参考文献:
[1]闫存富，刘朝华.故障树分析法在球磨机传动齿轮中的应用[J].机械传动，2011,35(3)：60-63.
[2]杨凯，瞿福林，邱秀姣，等.基于故障树分析法的高速铁路钢轨断裂机理分析[J].铁道标准设计，2017,61(4)：33-
37.
[3]史新民.故障树分析法在注塑机液压系统维修中的应用[J].机床与液压，2014,42(13)：186-188.
[4]李媛，张强勇，贾超，等.盐岩地下油气储库运营期风险的故障树分析[J].岩土力学，2011,32(4)：1125-1130,
1137.
[5]罗静，陈一凡，张根保.基于FTA-AHP的数控磨床主轴系统可靠性分析[J].组合机床与自动化加工技术，2018,
(8)：181-184.
