主控室盘台人体工效学验证

高媛　李菁　陈洁

【摘 要】核电厂主控室是控制室工作人员的主要工作场所，主控室盘台作为重要的人机接口设备应能够及时、准确和完整的向操纵员提供关于电厂设备和系统的功能状态的信息，并能够使操纵员快速、无误的完成相应的操作。这就要求盘台设计应符合人体工效学原则，最大限度的降低操纵员在工作过程中可能产生的人因失误。本文将以后备盘为例介绍控制室盘台人体工效学验证过程及方法。

【关键词】人体工效学；主控室盘台；后备盘

0 引言

主控制室的主要目标是实现核电厂在其所有运行和事故工况下安全有效的运行。主控制室为主控制室工作人员提供实现电厂运行目标所必需的人机接口和有关的信息和设备，此外，主控制室为主控制室工作人员提供适宜的工作环境，以利于执行任务，而无不适之感和人身危险。

而主控室盘台作为控制室工作人员执行各项指令的工作场所，其设计应统一考虑操纵员工作效率、身心健康、人体安全和舒适度、控制室功能实现等多重要素，且需满足人体工效学理论的要求。

1 法规标准

人体工效学是研究人机交互作用，把人的特点引入工程设计，获得安全和高效的工艺设备与系统的新兴工程技术领域。近年来国际原子能机构也对其推荐的核安全法规进行了修订补充，进一步明确了防范与缓解严重事故、提高安全可靠性和改善人机功效学等方面的要求。

美国核管会技术报告NUREG-0700文件对人因工程进行了总结性归纳，核电站在满足此的基础上，更细致了主控室盘台的人因要求，使其更适于操纵员操作[1]。

2 验证流程

主控室盘台人体工效学验证贯穿于盘台外形设计过程中，并且需要根据控制室各类盘台的功能分配以及操纵员角色划分和任务分配[2]，同时结合操纵员人体尺寸进行分析评估。本文将以主控室后备盘为例详细介绍盘台人体工效学验证的方法及流程。

图1 盘台人体工效学验证流程

3 后备盘人体工效学验证

3.1 主控室后备盘功能分配概述

一般来说，机组正常运行期间操纵员在操纵员工作站上通过计算机化信息系统来监视和控制电厂。

当电厂丧失计算机化控制方式，操纵员将在后备盘进行操作。

后備盘的最基本任务是在计算机化的工作站不可用期间（无论是计划的或非计划的不可用），在相关机组工况条件下，后备盘都可将机组带入并维持到安全状态。为了完成这一任务，后备盘应能向运行人员提供处理相应工况时必需的信息和控制。

后备盘为带有附接台的立式控制台形式，主要安装有常规监视和控制设备。

3.2 人体尺寸的确定

根据HAF J0055（1995）《核电厂控制室设计的人因工程原则》中给出的5%成年女性到95%成年男性的人体测量数据为基准进行评估，对于HAF J0055中未提供的数据，参考采用GB 10000（1988）中的数据[3]。

具体采用数据如下表所示：

3.3 后备盘可视性和可操作性验证

根据主控室人员任务分配和电厂运行原则，主控室后备盘的人体工效学指标主要集中在后备盘控制设备的可操作性和监视设备的可视性两方面。

3.3.1 后备盘可操作性验证

根据NUREG0700，对于站姿控制盘台可操作性的要求如下表：

结合人体尺寸对后备盘可操作性进行验证，如图2所示，可见按目前BUP操作区划分（附接台为操作区），控制器均布置在5%成年女性和95%成年男性站姿功能伸展范围内。满足人体工效学需求。

3.3.2 后备盘可视性验证

根据NUREG0700中的要求，对于站姿控制盘台可视性的要求如下表：

由BUP视角分析结果可知5%成年女性视角与BUP报警设备的夹角小于45°。然而在操作过程中，根据实际使用习惯，人在看较高处显示设备时通常会有一定距离的后退，并且BUP盘面上最上面一排一般不布置马赛克设备。

假设操纵员在对报警区域进行观察时，身体后退约140mm（5%成年女性脚长的三分之二），并且BUP盘面最上面一排不布置马赛克设备，重新对5%成年女性视角进行评估，如图4所示。进行调整性分析后，5%成年女性视线与BUP报警设备之间的夹角为45°，满足人体工效学需求。

5 结论

人体工效学原则作为核电厂的人因工程的重要部分在支持电厂安全和提供纵深防御中起着重要作用，在设计过程初期就需要系统的考虑人机接口的人体工效学原则，并将其贯穿于设计全过程。目前，在各核电厂中人体工效学仅仅应用到了主控室设计中，但随着人们对人体工效学重要性的认识越来越深入，未来还会扩展到核电厂其它的工艺系统和领域。

【参考文献】

[1]U.S.NRC.Human-System Interface Design Review Guidelines， NUREG -0700.Rev.2.2002.

[2]冯燕，张云波，王忠秋.核电厂人因工程人机接口设计的探讨.

[3]陈刚，严敏.基于人机工效学的主控室盘台设计与测试方法研究.

[责任编辑：朱丽娜]