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汽车功能安全分析
编辑:admin   时间:2018-12-12 16:10

如今,汽车有很多功能,包括监视、安全气囊、引擎管理、防抱死等等,这些功能的存在对于汽车的安全行使有着很重要的作用。伴随着这些功能的日渐普及,汽车功能安全问题越来越复杂。因此,汽车功能风险评估与危害分析有很重要的现实意义。
1 汽车功能安全的相关概念
1.1 功能安全
功能安全主要指的是从已经确定了的安全目标中获得汽车功能安全的需求,并根据其需求,采取安全保证措施。为了使得汽车满足其安全目标,实现功能安全,安全机制是必不可少的,而安全机制的制定是依据汽车的安全需求来制定的,并实现于相关项的架构要素中。
1.2 失效安全行为
失效安全模式是保证汽车功能安全的主要模式,这种模式的作用是,当汽车发生安全故障时,驾驶员等人不用去操作,汽车会自动进入安全状态。一般情况下,汽车如果出现功能障碍时,驾驶员会熄火或者切断电源,从而避免事故的发生。而这期间获得报警以及紧急操作是需要时间的,在汽车发生故障后,功能系统必须维持一段较长的时间,待到警报被操作员接收并且相关人员做出相关操作后,汽车才能进入安全状态。刹车系统是保证汽车安全的关键,此系统是由两个比较复杂的刹车电路组成的,倘若其中某一个刹车电路不受控制,汽车还是安全的,刹车是有效的。两个都出现故障时刹车才会完全失灵。另外,安全失效模式也可以应用在其他的系统中,可利用物理冗余或逻辑冗余来实现。
1.3 主动安全与被动安全
汽车安全包括两种系统,即主动安全和被动安全系统。被动的安全措施主要有安全气囊等,其主要作用是减轻事故对人体造成的伤害。主动安全系统虽然已经得到了应用,但是还在逐渐的完善过程中,“碰撞避免”是比较常见的主动安全装置。主动安全系统能够在事故发生前采取一定的措施预防事故的发生,比如提前将危险情况发出警示,让驾驶员有时间采取措施缓解危机,这属于主动安全。
我国汽车功能安全的发展趋势就是将有很多的装置实现自动的减速、刹车或转向,以避免碰撞或减轻碰撞后果。
2 汽车功能危害分析和风险评估
要想保证汽车的功能安全,首先就应该有一个功能安全需求规范,即该汽车的常规功能标准。在进行需求规范的前期,需要进行的是系统危害分析以及风险评估。其主要目的就是识别由于某些器件故障引起的功能危害,并进行分析,从而研制一个避免危害发生的安全机制与目标,保证汽车的功能安全。
功能故障分析:一般情况下,汽车功能安全的设计是依照ISO26262 标准进行的,首先需要进行的是对系统的功能进行准确识别,然后捋顺其可能出现的故障。功能故障并不是随时随地都能影响人们的安全出行,只有在特点的场景之下,才能危害人们的安全,例如,如果车辆非预期上电,导致制动器障碍,车辆停止的时候没有任何影响,但是如果在维修过程中高压上电,工作人员非常容易触电,带来不可预料的后果。
情景分析:专业技术人员在对汽车的功能故障进行综合、科学分析的基础上,还应该对当下的情景进行研究,从而描绘出安全事故发生时汽车以及汽车驾驶的状态,还要估测周边的路况等等。
危害事件:汽车的功能安全问题以及事故发生的情景都属于危害事件的范畴。危害事件发生之后,其风险的等级主要依靠危害严重度、暴露率以及可控性来进行评定。严重度指的是该危害事件对司机、路人、乘车人等事故相关人员的伤害的严重性;暴露率则指的是相关人员暴露在事故场地中的几率;可控性指的是安全事故中相关人员能够逃避过此危害的几率。
ASIL 等级:ISO26262 根据安全风险程度对系统或系统某组成部分确定划分由A 到D 的ASIL 等级,其中D 级为最高等级,需要最苛刻的安全需求。
安全目标:在危害事件的ASIL 等级确定以后,相关人员应该对每种危害都制定一个或多个安全目标,从而对相关零件进行改进,以达到安全功能的要求。
3 汽车功能安全分析
现如今,人们都会对汽车的各个配件以及整车进行分析,从而确认汽车的功能安全。而驾车与乘车人员的安全是通过碰撞试验来进行认定的。汽车功能安全分析方法包括Markov 分析、故障树分析(FTA)等。本文针对故障树分析(FTA)进行了介绍。
汽车功能安全的故障树分析主要指的是对汽车安全性及可靠性进行综合分析的另一技术方法。此分析方法是预测汽车系统有可能会发生的事故,或者是针对已经产生的安全事故造成的结果,去分析安全事故产生的原因,系统存在的功能安全问题,这样才能准确找到危害的发生源头,从而通过逻辑图来找到汽车设计存在的问题。故障树图其实就是一种逻辑因果的关系图,其根据元部件的状态(即基本事件)来显示整个系统所处的状态(即顶事件)。作为自上而下的失效分析,FTA 以不期望事件(顶事件)如失效或故障开始,进而确定所有可能发生的情况。通过进一步分析,确定这些顶部事件是如何由更低一级的单个或组合失效引起的。
安全分析的V 模型如图1 所示,V 模型描述了一般的开发步骤,从左边顶部的需求说明开始,特殊的安全活动用于确定顶部安全目标和功能安全概念。在结构和系统设计中,必须定义技术安全概念;在硬件和软件设计中,故障避免和减弱措施必须在实施前进行说明。所有的安全要求都由适当的安全分析来验证。

图1 安全分析的V 模型图
4 结束语
为了避免安全事故的发生,降低安全事故带来的伤害,汽车行业应该加强对汽车安全功能的分析,提高汽车功能,为人们的安全出行保驾护航。


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