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摘要：核电厂控制室是人机接口最为集中的地方，运行人员在控制室通过人机接口对整个核电厂进行监控，以应对核电厂正常运行、瞬态、异常、设计基准事故和严重事故等各种工况，以保证核电厂安全可靠运行。集成系统确认（ISV）是人因验证和确认中最重要的一部分，用来确认运行人员能够在所有性能/效能要求内利用人机接口（HSI）保证电厂安全运行。核电厂控制室是一个包含规程、操纵员、环境、组织和管理等多种要素的复杂集成系统，在设计阶段，这些要素往往由不同的负责方进行分别考虑。然而这些要素能否在电厂运行中顺利配合，集成系统是否具有良好的人因工程设计水平以避免人员失误，都需要在电厂装料前开展的ISV活动进行确认。本文结合M310机组设计特点，说明人因工程集成系统确认的工作流程，重点描述ISV关键情境设置的选择及验证结果分析。
关键词：集成系统确认，情境，验证
1.概述
核电以其使用原料少、清洁无污染的特点优于其他电力资源，已经投入运行或者即将建设的核电站能否长期安全、稳定、可靠运行成了国际社会、政府和公众日益关注的问题。特别是美国三哩岛事故和前苏联切尔诺贝利事故以后，公众对核电站的安全性提出了疑虑。美国核管会在三哩岛事故后采取的措施之一是对各核设施增设人因工程审查，为此从1980年在标准审查计划中增补了第18章《人因工程》。对于设计中或在建核电站，要求在初步安全分析、最终安全分析和现场监查三个阶段进行审查。
为了保证核电厂的可靠性，采用集成系统确认的方法，从规程、控制室人机接口、人员职责等方面来评价集成系统设计是否满足相应的功能要求。相对于静态的验证工作，集成系统确认则综合考虑硬件、软件、规程、操纵员、工作环境等因素，采用涵盖了一系列有代表性的试验情境的基于人员效能的试验，来论证和评估人机接口（HSI）设计的可用性和容错性，以及规程、培训和控制室人员配备水平的充分性，从而确定其能否合适地支持电厂安全运行。
2.人因工程集成系统确认
2.1目标
人因工程集成系统确认的目标是检查控制室内集成的人机接口，综合评估控制室系统的有效性，并识别记录出过程中所有的人因工程差异项（HEDs），并加以评估和解决措施建议。
ISV的目标是为了确认：
–HSI支持“场景甄别”、完成适当工作负荷的重要功能和任务
–HSI对支持“交流”和协作的充分性
–自动控制
–人员差错和系统故障的容错性
–人员充分性
–规程的充分性
–识别并记录活动中可能的HEDs
2.2 范围
人因工程的应用区域包括：核心区、附属区和外围区。ISV活动将重点关注核心区（即控制室和控制室中的HSI资源），并对其进行全面的V&V评估。
ISV活动涉及的控制室设施主要包括：
–主控制室（MCR）
–远程停堆站（RSS）
本报告包含以下内容：
–总结ISV活动过程；
–总结在ISV活动中主要的结果和发现的问题；
–为发现的问题提供解决措施
除了实施典型电厂工况的ISV测试活动外，还要通过对电厂运行人员的访谈和反馈，并对这些数据进行处理和分析，得出结论。对人因V&V阶段遗留的一些开口项进行确认，并根据确认结果适时关闭遗留项。
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2.3 参与人员
人因工程集成系统确认活动的参与者主要包括：
–观察者：由电厂培训教员及运行人员、核电站设计单位人员共同承担，职责如下：
为ISV活动筛选验证情境；
准备ISV活动需要的各项数据表格；
为参与ISV活动的人员解释活动内容；
监督整个ISV过程；
记录ISV过程中发现的问题；
对参与ISV活动的环境因素、人员状态等进行评估；
完成ISV报告。
–操作执行者：由核电站真实的操纵员、高级操纵员承担，职责如下：
模拟实际机组运行情况；
整个ISV活动需要不同组的操纵员执行；
每组操作执行者包括一名堆操、一名机操、一名协调员和一名值长；
在模拟情境执行完毕后按实际情况填写评估问卷。
–仿真平台支持组（模拟机教员）：负责操作仿真平台，职责如下：
定义模拟的工况，设置初始条件；
负责控制室外的电厂任务支持，配合实施场景模拟；
2.4 ISV准备
ISV准备包括以下六个不同步骤：
步骤一：试验评估工况
步骤二：运行工况取样
步骤三：情境定义和描述
步骤四：情境安排
步骤五：观察员团队构成及培训
步骤六：参与者团队的选取
在活动开始前需准备验证情境的情境记录表、情境评估表和ISV访谈表。情境记录表规定了ISV活动的内容。情境记录表和情境评估表供观察人员使用，观察人员根据操纵员的表现以及与操纵员的访谈填写表格，ISV访谈表由操纵员在情境模拟完成后针对该试验情境填写表格。
对于验证情境的选择主要考虑了以下几个方面：
–电厂正常运行事件
–故障事件
–瞬态和事故
–超设计基准事故和叠加事故
根据以上内容考虑以下几个方面进行情境选取：
–从电厂启停堆、换料及运行功率的重大改变等方面来选取电厂正常运行事件
–从仪表故障、HSI故障等方面来设置故障事件
–从FSAR15章中所列的瞬态和事故来选取瞬态和事故
–根据电厂PRA确定的风险重要人员动作来选取超设计基准事故和叠加事故
–同时，考虑实现电厂安全功能的设备的作用及与其它电厂系统之间的交互程度
从以上原则出发，选取的验证情境包含了大部分电厂运行工况、涵盖各类型的规程、人员任务和已知的影响人员效能的状态因素设计的所有内容，包括为了确认人员配备的合理性和支持人员执行任务的HSI而设计的试验情境，这些验证情境具有典型的代表性。
2.5ISV执行
在ISV执行过程中，需要验证了多个情境，每个情境参与的操纵员均有堆操、机操、协调员和值长。模拟机的情境设置由模拟机教员完成。为保证验证操纵员的多样性和提高验证结果的准确度，每个情境都需验证两遍，并保证每次由不同的操纵员进行验证。
执行过程中，观察人员对操纵员动作及处理过程中的人员交互进行了记录。
在每个情境执行完毕后，观察人员对操纵员进行访谈，了解操纵员使用的实际感受，根据访谈结果对每个情境填写了情境评估表。
3.验证结果分析
根据ISV活动情境的选择，对参与人员进行了分组，按组对各情境进行了演练。观察者对各情境都进行了全程观察记录，情境模拟结束后对操纵人员进行了详细访谈和评价。
4.结语
本文结合M310机组设计特点，说明人因工程集成系统确认的工作流程，重点描述ISV关键情境设置的选择及验证结果分析。
根据ISV活动的评估，用来确认运行人员能够在所有性能/效能要求内利用人机接口（HSI）保证电厂安全运行，主控制室内的人机接口能有效地支持操纵员掌握电厂信息、探测电厂状态变化并采取行动；运行人员配置合理、人员协作良好；通信设施完备；未发现人员超负荷任务；环境、规程等设计无重大缺陷，控制室系统设计满足人因工程原则，从而确保核电厂的设计、运行、操纵员的日常行为、培训、事故处理能力等满足机组安全稳定运行的需求，能够保障核电机组的安全稳定运行。
参考文献
[1] HAF102-2004，核动力厂设计安全规定，国家核安全局
[2] NUREG 0700-2002，Human-System Interface Design Review Guideline
[3] NUREG 0711-2004，Human Factors Engineering Program Review Model
[4]《秦山核电厂扩建项目方家山核电工程人因工程集成系统确认报告》
[5]《福清核电厂一期工程人因工程集成系统确认报告》
论文作者:付佳欣1,高超2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/30
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