故障树分析,包括定性分析和定量分析两种方法。在定性分析中,主要包括最小割集、最小径集和重要度分析。限于篇幅,以下仅介绍定性分析中的最小割集和最小径集。
1最小割集及其求法
割集:它是导致顶上事件发生的基本事件的集合。最小割集就是引起顶上事件发生必须的最低限度的割集。最小割集的求取方法有行列式法、布尔代数法等。现在,已有计算机软件求取最小割集和最小径集。以下简要介绍布尔代数化简法。图8—9为一故障树图,以下是用布尔代数化简的过程。
T=A1+A2
= X1 X2A3+X4A4
= X1X2(X1+X3)+X4(X5+X6)
= X1 X2A1+Xl X2A3+ X4X5+X4X6
= X1 X2+ X4X5+X4X6
所以最小割集为{X1,X2},{X4,X5},{X4,X6}。结果得到三个交集的并集,这三个交集就是三个最小割集El={Xl,X2},E2={X4,X5},E 3:{X4,X6}。用最小割集表示故障树的等效图如图8—1O。
2最小径集及其求法
径集:如果故障树中某些基本事件不发生,则顶上事件就不发生,这些基本事件的集合称为径集。最小径集:就是顶上事件不发生所需的最低限度的径集。
最小径集的求法是利用它与最小割集的对偶性。首先作出与故障树对偶的成功树,即把原来故障树的与门换成或门,而或门换成与门,各类事件发生换成不发生,利用上述方法求出成功树的最小割集,再转化为故障树的最小径集。
例:将上例中故障树变为成功树用T’、A’l、A’2、A’3、A’4、X’l、X’2、X’3、X’4、X’5、X’6表示事件T、Al、A2 A3、A4、Xl、X2、X3X, 、X 、X 的补事件,即成功事件;逻辑门作相应转换,如图8—11。
用布尔代数化简法求成功树的最小割集:
T’= A’l ·A’2
= (X’l+A’3+X’2)·(X’4+A’4)
= (X’l+X’2+X’l X’3)·(X’4+X’5 X’6)
= (X’l+X’2)·(X’4+X’5X’6)
=X’lX’4+ X’lX’5X’6+X’2X’4+ X’2X’5X’6
成功树的最小割集:{X’。,X’ ){X’。,X’,,X’ )
{X’ ,X’ ){X’2,X’5,X’6)。