2013年--外文翻譯--虛擬核電站控制室的工程評(píng)估（譯文）

1、<p>　　7560漢字，4800單詞，25800英文字符</p><p>　　出處：Gatto L B S, Mól A C A, dos Santos I J A L, et al. Virtual simulation of a nuclear power plant's control room as a tool for ergonomic evaluation[J]. Pr

2、ogress in Nuclear Energy, 2013, 64: 8-15.</p><p>　　虛擬核電站控制室的工程評(píng)估</p><p>　　Leandro Barbosa S. Gatto a, Antônio Carlos A. Mól a,b,c, Isaac J.A. Luquetti dos Santos a,Carlos Alexandre F.

3、Jorge a,*, Ana Paula Legey c</p><p>　　a Comissão Nacional de Energia Nuclear, Instituto de Engenharia Nuclear, Rua Hélio de Almeida, 75, Cidade Universitária, Ilha do Fundão, P.O. Box 685

4、50, 21941-906 Rio de Janeiro,RJ, Brazil</p><p>　　b Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Reatores Nucleares Inovadores/CNPq, Brazil</p><p>　　c Universidade Gama Filho, Rua Manoel Vi

5、torino, 553, 20740-900 Rio de Janeiro, RJ, Brazil</p><p><b>　　文章信息</b></p><p>　　Article history:</p><p>　　Received 31 August 2012</p><p>　　Received in revis

6、ed form</p><p>　　27 November 2012</p><p>　　Accepted 29 November 2012</p><p><b>　　Keywords:</b></p><p>　　Virtual simulation</p><p>　　Control roo

7、m</p><p>　　Nuclear power plant</p><p>　　Ergonomics evaluation</p><p>　　Postulated accidents</p><p><b>　　Licensing</b></p><p><b>　　摘要</

8、b></p><p>　　這項(xiàng)涉及到虛擬建模和其工效評(píng)估的壓水式反應(yīng)堆核電站控制室的研究,目的是對(duì)操作者控制這樣一個(gè)透明的系統(tǒng)所花費(fèi)的時(shí)間做一個(gè)專門(mén)的評(píng)估。核電站(NPP)的安全操作包括使用專業(yè)人士給出的指定程序作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。不過(guò)控制房間的環(huán)境中有著必須面對(duì)的復(fù)雜的特性和一系列操作國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有預(yù)測(cè)到的機(jī)制。所有這些必須考慮到對(duì)核電站控制房間的工效評(píng)估中。這項(xiàng)工作提出了通過(guò)重現(xiàn)一個(gè)游戲引擎平臺(tái)是用虛擬仿真技術(shù)

9、。在這個(gè)游戲引擎平臺(tái)里是一個(gè)真實(shí)的環(huán)境的虛擬，人們能夠操做和彼此交互。此項(xiàng)研究用來(lái)支持工程評(píng)估有足夠控制室的授權(quán)核電站。虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常類似于之前現(xiàn)實(shí)中的核電站控制室收集的（數(shù)據(jù)）,表明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)像是一種原型設(shè)計(jì)和評(píng)估的手段用于在執(zhí)行任何真實(shí)的干預(yù)前執(zhí)行此種干預(yù)。</p><p>　　2012愛(ài)思唯爾有限公司保留所有權(quán)利。</p><p><b>　　1 介紹</b&g

10、t;</p><p>　　被提出的這項(xiàng)利用虛擬仿真工作方案對(duì)于在核電站控制室內(nèi)操作任務(wù)的執(zhí)行的工效評(píng)估有幫助。隨著這些與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相對(duì)應(yīng)的模擬在一個(gè)高的精確度下成功，工效評(píng)估會(huì)首先展現(xiàn)在這些虛擬環(huán)境中。接下來(lái)的日子里，核電站控制室和控制臺(tái)的工效學(xué)評(píng)價(jià)的重要性開(kāi)始被強(qiáng)調(diào)。</p><p>　　核電站的操作,或者一般情況下的工廠的操作都是在控制室中進(jìn)行的。控制室是職員運(yùn)行使工廠安全的操作的地方。

11、這些都是使工廠在正常條件下（運(yùn)行）或者在發(fā)生一些異常情況下將它們（核電站核工廠）恢復(fù)正常的操作。對(duì)于核電站,這些條件是非常嚴(yán)格的,是因?yàn)榭紤]到那些沒(méi)有遇到過(guò)的異常情況的潛在有害的影響。</p><p>　　控制室存在的接口使得操作者能夠通過(guò)存在于整個(gè)控制室里的不同操作臺(tái)上的指示燈在線追蹤各種設(shè)備的情況。也有警報(bào)指示燈表明相應(yīng)的存在在一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)的模塊的異常情況。操作者們也能在任何時(shí)間通過(guò)制動(dòng)器改變工廠的操作條

12、件。因此，控制室和控制臺(tái)必須有足夠的地方放下這些接口—指示器或者控制器。通過(guò)這種方式職員才能在正常條件下操作工廠的安全，很容易識(shí)別的所有變量和警報(bào)跡象和執(zhí)行控制操作。足夠的接口主要用于及時(shí)識(shí)別任何異常和對(duì)于不必要條件下的突發(fā)事件的適當(dāng)操作。在嚴(yán)重的情況下,應(yīng)該迅速關(guān)閉工廠。操作者能在控制室里執(zhí)行所有的這些情況。</p><p>　　三里島事故發(fā)生后(TMI), 國(guó)際原子能源機(jī)構(gòu)(IAEA)制定了在幾個(gè)國(guó)家中得以實(shí)

13、施的重要審查條例，著重關(guān)于核電站控制室設(shè)計(jì)。一個(gè)額外章節(jié)標(biāo)明了在人因工程項(xiàng)目包括最終安全因素分析報(bào)告(FSAR)。</p><p>　　本章是基于標(biāo)準(zhǔn)的審查計(jì)劃NUREG 800(2001),它定義了九個(gè)領(lǐng)域人為因素評(píng)估(NUREG 711,711)。對(duì)于在人因工程項(xiàng)目的要求取決于人為因素的團(tuán)隊(duì)的資格和經(jīng)驗(yàn),和人為輸入因素的數(shù)量。推薦以下元素組成這個(gè)項(xiàng)目，包括:操作經(jīng)驗(yàn)審查功能需求分析、功能分配、任務(wù)分析、人員配

14、備資格、人的可靠性分析、人力系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)、程序開(kāi)發(fā)、培訓(xùn)、人為因素驗(yàn)證和驗(yàn)證(NUREG 711,711)。在人因工程項(xiàng)目的貢獻(xiàn)是確保了操作員任務(wù)有明確規(guī)定,員工的數(shù)量,其能力和資格的完全程度,人為系統(tǒng)接口、程序和培訓(xùn)后滿足工作需要的（能力）與人類的認(rèn)知功能是一致的。最近美國(guó)核管理委員會(huì)(NUREG 700,700)開(kāi)發(fā)了核電站數(shù)控室的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)被開(kāi)發(fā)用來(lái)提供核電站控制室的審查指導(dǎo),有一章致力于恒指元素，一節(jié)致力于特定的系統(tǒng)，

15、另一節(jié)專用的工作站和工作場(chǎng)所的設(shè)計(jì)。</p><p>　　工效學(xué)和人為因素研究領(lǐng)域找到了直接在設(shè)計(jì)或升級(jí)核或工業(yè)控制室的應(yīng)用,旨在提高操作的安全性和可靠性。此研究領(lǐng)域涉及到了人類行為在操作試驗(yàn)期間的評(píng)價(jià)，（這個(gè)評(píng)價(jià)）是依據(jù)分析操作員是否具有跟蹤變量的完整軌跡來(lái)檢測(cè)和正確識(shí)別異常操作條件并迅速采取行動(dòng)以恢復(fù)正常的條件的能力（評(píng)價(jià)的）。基于這些評(píng)估指標(biāo)，顯示器和控制器可以更充分地放置在控制臺(tái)和控制室里,同時(shí)考慮到控制

16、室內(nèi)的操作員在正常和不正常情況下的移動(dòng)，控制臺(tái)也可以更好的確定自己的位置。基于工效學(xué)評(píng)估，控制臺(tái)和控制室上設(shè)計(jì)的任何事物都可以為了提高整體經(jīng)營(yíng)條件而變化。 因?yàn)樘摂M環(huán)境可以設(shè)計(jì)重現(xiàn)高視覺(jué)保真度的現(xiàn)實(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)找到為這個(gè)任務(wù)服務(wù)的的直接應(yīng)用。因此,這些突發(fā)事件發(fā)生的評(píng)估可以在現(xiàn)實(shí)測(cè)試之前首先在虛擬環(huán)境中進(jìn)行以及,在真實(shí)的測(cè)試之前,如果這些發(fā)生。假設(shè)技術(shù)再發(fā)展，真正的環(huán)境可能不會(huì)存在，這些都會(huì)發(fā)生在全新的控制室里。另外,

17、虛擬環(huán)境仿真已經(jīng)接近真實(shí)。在這種情況下,許多修改可以虛擬的執(zhí)行,直到實(shí)現(xiàn)所需的性能。然后,真正的環(huán)境可能會(huì)相應(yīng)修改。</p><p>　　這頁(yè)描述了基于電腦游戲引擎的虛擬仿真平臺(tái)的使用，這個(gè)引擎是以教育和研究目的從而免費(fèi)使用的。就像下一章描述的那樣重新利用這個(gè)平臺(tái)做仿真應(yīng)用的前期工作已經(jīng)完成。當(dāng)前頁(yè)面論述平臺(tái)的重復(fù)利用來(lái)重現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)有的壓水反應(yīng)堆(壓水式反應(yīng)堆)NPP控制室,通過(guò)之前的工效評(píng)估在現(xiàn)實(shí)生活中的效果來(lái)展

18、現(xiàn)一個(gè)對(duì)比分析來(lái)評(píng)估相應(yīng)的在虛擬環(huán)境中的效果。本文強(qiáng)調(diào)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在核工程領(lǐng)域應(yīng)用使用。</p><p><b>　　2 相關(guān)工作</b></p><p>　　2.1 核電站的工效評(píng)估</p><p>　　如前所述,功效評(píng)估在大眾工廠運(yùn)行中扮演著一個(gè)重要的角色。同時(shí)它也是專門(mén)為核電站服務(wù)的體系。讀者們可以對(duì)這種類型的研究有一個(gè)大概的了解通過(guò)

19、參考以下文獻(xiàn)(馬龍,1980;Hollnagel,1980;Rollenhagen et al .,1989;Pikaar,1990;福利et al .,1998;視野中時(shí)1999)。同時(shí)，一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)也涉及到了這些事情，尤其是關(guān)于核電站。(IEC 964、964;IAEA-TECDOC 1989,1990;ANSI / ANS -3.5,1993;IEC 1227,IEC 1771、IEC 1772,1995;1993;1995;IA

20、EATECDOC812年,1995年,ISO 11064,11064)。</p><p>　　核研究所的Engenharia做了前期的研發(fā)(巴西核能委員會(huì))下屬研究所處理了核電站控制室和控制臺(tái)的功效評(píng)估。更具體地說(shuō),研發(fā)處理了壓水式反應(yīng)堆的工效評(píng)估。在對(duì)一篇論文（桑托斯2003年）其中一個(gè)案例研究評(píng)估時(shí),由于考慮到操作期間人員的移動(dòng)和任務(wù)的執(zhí)行，這項(xiàng)研究進(jìn)行了深化。進(jìn)一步的結(jié)果也發(fā)表在其他地方(桑托斯et al

21、.,2008)。這項(xiàng)研發(fā)用視頻在操作期間進(jìn)行收集，和分析控制臺(tái)和接口充分與否。更具體地說(shuō),它可以用來(lái)驗(yàn)證一個(gè)人能否自由的移動(dòng)以便執(zhí)行任務(wù)，或者一個(gè)人有沒(méi)有被其他人擋住去路，或者一個(gè)人的視野有沒(méi)有被其他人擋住。同時(shí),為每個(gè)任務(wù)所花費(fèi)的時(shí)間會(huì)被測(cè)量和注冊(cè)。這一切的執(zhí)行都是考慮到一些預(yù)置的程序。</p><p>　　桑托斯(2003)建議使用更先進(jìn)的技術(shù)來(lái)幫助這種類型的評(píng)估。目前的介紹確實(shí)是關(guān)于這些高級(jí)技術(shù)，利用虛擬現(xiàn)

22、實(shí)技術(shù)來(lái)驗(yàn)證它可以幫助核電站控制室的功效評(píng)價(jià)到什么程度。</p><p>　　2.2 核虛擬仿真及相關(guān)工程領(lǐng)域</p><p>　　計(jì)算機(jī)技術(shù)已用于許多不同計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序,旨在計(jì)算機(jī)上模擬真實(shí)的環(huán)境,例如：培訓(xùn)員工做任務(wù)。特別是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)通過(guò)不同的方法用于類似的應(yīng)用程序。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)通過(guò)不同的方法應(yīng)用于核電工程領(lǐng)域。應(yīng)用的集中像在當(dāng)前的紙的一份報(bào)道,可以引用其它研究集團(tuán)一直在使用

23、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬核電站的控制臺(tái)和控制室,結(jié)果報(bào)導(dǎo)在Drøivoldsmoet al。(2000),Drøivoldsmo和(2002),Nystad Sebok(2004),Sebok et al。(2004),Nystad和鏈(2006),等。(2006)、海和Naser(2006)和Markidis Rizwan-uddin(2006),為典型的例子。這些作品展示虛擬現(xiàn)實(shí)可以用于在重要領(lǐng)域的模擬和評(píng)估。重要領(lǐng)域包

24、括核能領(lǐng)域和工業(yè)控制臺(tái)和控制室的設(shè)計(jì)。</p><p>　　IEN的員工也在核工程領(lǐng)域使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),主要在兩個(gè)研發(fā)線:(i)模擬壓水式反應(yīng)堆核電站控制臺(tái),(2) 模擬研究核電廠的評(píng)估人員所接受的劑量。。在書(shū)中章節(jié)(Aghina et al .,2011) 讀者可以找到之前應(yīng)用的結(jié)果—,虛擬控制臺(tái)的研發(fā)。這篇論文(Aghina et al .,2012)給出了此項(xiàng)研發(fā)更深層次的細(xì)節(jié)。讀者還可以找到被引用在相關(guān)論

25、文中的第二個(gè)應(yīng)用程序引用的結(jié)果，或在書(shū)一章(Jorgeetal ,2010),總結(jié)了他們。</p><p>　　3 壓水式反應(yīng)堆核電站控制室模擬</p><p>　　本節(jié)描述在當(dāng)前開(kāi)發(fā)的案例研究工作。</p><p>　　3.1節(jié)描述了真正的以此項(xiàng)工作為基礎(chǔ)的壓水式反應(yīng)堆核電站控制室，并描述了第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。</p><p>　　3.2節(jié)

26、描述了虛擬仿真壓水堆核電站控制室的方法。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)和方法在以下進(jìn)行了建模。這項(xiàng)工作比較分析了用之前的工效學(xué)評(píng)價(jià)進(jìn)行的一個(gè)真正的壓水式反應(yīng)堆核電站,和一個(gè)同樣基于之前的功效評(píng)估的虛擬仿真壓水式反應(yīng)堆核電站。因此,接下來(lái)的步驟被列出:</p><p>　?。?）在評(píng)估下的壓水式反應(yīng)堆核電站控制室的建模</p><p>　　這是一個(gè)基本階段,因?yàn)樘摂M控制室

27、不得不在高視覺(jué)保真度下展現(xiàn)出與其對(duì)應(yīng)真實(shí)。因此,正的壓水式反應(yīng)堆核電站被建模了出來(lái),不僅包括一般的建模,還包括工作人員和物理布局。之后的步驟很要,因?yàn)樗锌刂剖页叽绾涂刂婆_(tái)的位置必須出現(xiàn)在虛擬控制室里。</p><p>　?。?）基于之前技術(shù)的相應(yīng)的虛擬控制室的發(fā)展</p><p>　　它遵循虛擬控制室發(fā)展的說(shuō)明,包括一個(gè)簡(jiǎn)短的說(shuō)明(游戲使用的平臺(tái)引擎)和建模本身。</p>

28、<p>　?。?）事故的仿真和工效學(xué)評(píng)估的假設(shè)</p><p>　　接下來(lái)的模擬是非常詳細(xì)的建模,包括假設(shè)事故的建模,要緊隨其后的用戶模擬,然后模擬本身。</p><p>　　3.1 真正的壓水式反應(yīng)堆核電站控制室</p><p>　　基于相互通信的真正的壓水式反應(yīng)堆核電站控制室對(duì)，如前所述,這是壓水式反應(yīng)堆核電站的主控制室。</p><

29、;p>　　3.1.1 一般建模</p><p>　?。?） 壓水式反應(yīng)堆核電站主要控制室使以下任務(wù)能夠執(zhí)行:</p><p>　　1. 監(jiān)視和控制壓水式反應(yīng)堆核電站</p><p>　　2. 識(shí)別影響安全的擾動(dòng)</p><p>　　3. 采取措施保持壓水式反應(yīng)堆NPP安全狀況</p><p>　　4. 檢測(cè)事故和

30、采取措施停止壓水式反應(yīng)堆核電站</p><p>　?。?） 在控制區(qū)域的操作員運(yùn)行以下任務(wù):</p><p>　　1. 監(jiān)控操作任務(wù)的序列和預(yù)定功能進(jìn)行比較</p><p>　　2. 驗(yàn)證個(gè)體功能和與其他系統(tǒng)的關(guān)系</p><p>　　3. 過(guò)程的監(jiān)控變量代表</p><p>　　4. 當(dāng)偏離預(yù)設(shè)值時(shí)設(shè)置變量的值<

31、;/p><p>　　5. 通過(guò)測(cè)量指示器和電腦屏幕監(jiān)控過(guò)程</p><p>　　6. 通過(guò)控制行動(dòng)調(diào)整過(guò)程</p><p>　　圖1顯示了一個(gè)每個(gè)模塊都有相應(yīng)的標(biāo)簽的壓水式反應(yīng)堆核電站控制室,</p><p>　　CWA:主要控制控制臺(tái) CWB:輔助控制臺(tái)</p><p>　　CWF:核心監(jiān)控

32、 CWG:通風(fēng)</p><p>　　CWH:核心儀器 CWJ:反應(yīng)堆保護(hù)</p><p>　　CWK:隔離的焦點(diǎn) CWL:安全系統(tǒng)</p><p>　　CWM:主要輔助系統(tǒng) CWN:個(gè)人控制</p>

33、<p>　　CWP:二次系統(tǒng) CWQ:電力系統(tǒng)</p><p>　　CWZ:預(yù)備役 STV:系統(tǒng)的變量的趨勢(shì)</p><p>　　SAC:電腦報(bào)警系統(tǒng)</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　?。?） 主

34、控制室包括的主要區(qū)域:</p><p><b>　　1. 主要控制區(qū)域</b></p><p><b>　　2. 輔助控制區(qū)域</b></p><p><b>　　3. 通信領(lǐng)域</b></p><p>　　4. 數(shù)據(jù)采集區(qū)域(通過(guò)過(guò)程電腦獲得數(shù)據(jù))</p>&l

35、t;p><b>　　5. 文檔區(qū)域</b></p><p><b>　　6. 設(shè)施區(qū)域</b></p><p><b>　　7.隔離區(qū)域</b></p><p>　　3.1.2 在壓水式反應(yīng)堆核電站控制室的人員操作</p><p>　　接下來(lái)的在壓水式反應(yīng)堆核電站控制室的

36、人員操作:</p><p><b>　　1. 輪值主管</b></p><p><b>　　2. 輪值領(lǐng)班</b></p><p>　　3. 反應(yīng)器主要操作 </p><p>　　4. 反應(yīng)器輔助操作 </p><p><b>　　5. 輔助面板操作</b&g

37、t;</p><p>　　3.1.3 控制室布局</p><p>　　首先分析了壓水式反應(yīng)堆核電站控制室照的照片，包括它的主要視圖,在這個(gè)意義上這些視圖對(duì)于工效學(xué)評(píng)價(jià)很重要,虛擬建模的也很重要。</p><p>　　3.2 對(duì)應(yīng)的虛擬壓水式反應(yīng)堆核電站控制室</p><p>　　接下來(lái)在相應(yīng)的虛擬環(huán)境中建立壓水式反應(yīng)堆的核電站控制臺(tái)。首先給出

38、游戲引擎的簡(jiǎn)要使用說(shuō)明,然后建立虛擬模型。</p><p>　　3.2.1 戲引擎的重用</p><p>　　這其中的方法可以用于虛擬仿真,游戲引擎已經(jīng)用來(lái)重做應(yīng)用程序很多年了(劉易斯和雅各布森,2002;Rosembloom,2002;Zyda,2007;Trenholme和史密斯,2008)。這是他們的原因這就是為什么他們已經(jīng)在虛擬仿真系統(tǒng)中嵌入了很多有趣的特征的原因。</p&g

39、t;<p>　　由于良好的動(dòng)態(tài)圖形渲染、物理表示和多用戶的模擬能力。因此，研究人員從一開(kāi)始就不擔(dān)心基于電腦平臺(tái)的虛擬仿真的研發(fā)會(huì)變成一份困難而且耗時(shí)的工作。為了領(lǐng)航虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲，電腦游戲在這方面有了很好的發(fā)展。</p><p>　　多用戶容量使許多用戶一起參與到一個(gè)給定的模擬中,他們相互看到相互干預(yù)。物理表示意味著虛擬人物和虛擬環(huán)境，虛擬人物和虛擬人物之間的引力效應(yīng)和碰撞。反過(guò)來(lái),在當(dāng)前的工作中,

40、是很重要的是模擬用戶在很擁擠的情況下在控制室的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　在眾多不同種類的游戲開(kāi)發(fā)平臺(tái)中，我們的員工因?yàn)閲?yán)謹(jǐn)?shù)膽?yīng)用要求而使用了Unreal游戲引擎，與此同時(shí)我們的員工開(kāi)始進(jìn)行此種類型的研發(fā)。游戲平臺(tái)對(duì)于學(xué)術(shù)和研究應(yīng)用程序都是免費(fèi)的。</p><p>　　3.2.2 壓水式反應(yīng)堆核電站控制室的建模</p><p>　　建模使用了各種各樣的數(shù)據(jù)源,包括現(xiàn)

41、有技術(shù)文獻(xiàn)和最終安全分析報(bào)告(FSAR)。主要的信息來(lái)源來(lái)自FSAR的第18章。本章提出了控制室設(shè)備的設(shè)計(jì),并且特別強(qiáng)調(diào)要考慮到人體工程學(xué)尺寸。十八章提出了主控制的設(shè)計(jì)相關(guān)的信息，描繪了主控制室和控制臺(tái)和面板的尺寸和布局的數(shù)據(jù)。其中控制室顯示了控制臺(tái)和面板和操作人員的位置。建筑設(shè)計(jì)也由導(dǎo)入到游戲引擎的虛擬環(huán)境下CAD軟件幫助完成。名叫UnrealEd的模擬編輯器構(gòu)建的環(huán)境模型同樣導(dǎo)入到CAD軟件中。這樣,建筑和其他位置幾乎都可以根據(jù)真實(shí)

42、環(huán)境的測(cè)量參數(shù)或設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行建模。鑒于這些數(shù)據(jù),壓水式反應(yīng)堆核電站控制室建模。圖2顯示了其在UnrealEd建模。建模后,用戶可以通過(guò)虛擬環(huán)境進(jìn)行瀏覽。如圖3所示。</p><p>　　3.3 假設(shè)事故評(píng)估</p><p>　　當(dāng)壓水式反應(yīng)堆核電站被建模都,這個(gè)虛擬環(huán)境應(yīng)該在人體工程學(xué)的角度進(jìn)行評(píng)估仿真,和之前真正的壓水式反應(yīng)堆核電站的仿真分析進(jìn)行對(duì)比。</p><p&

43、gt;　　核工業(yè)開(kāi)始強(qiáng)調(diào)應(yīng)急操作程序(EOPs)的重要性，這是一種有效的方法來(lái)應(yīng)對(duì)緊急事件。操作員通過(guò)安全功能程序來(lái)診斷的事故性質(zhì)和事故類型。操作者使用適當(dāng)?shù)膽?yīng)急操作程序處理已識(shí)別的事故,所以他們可以進(jìn)行相應(yīng)的方式減輕損失。比如蒸發(fā)管破裂(SGTR)和冷卻事故損失(軌跡)這類的假設(shè)事故例子都是最佳設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故。</p><p>　　為了這個(gè)目的,一個(gè)被命名為“冷卻劑喪失”(軌跡)假象事故可以被推測(cè)出來(lái)。事故的選擇

44、是基于兩個(gè)原則:巴西的操作員經(jīng)常訓(xùn)練如何使冷卻劑喪失事故這樣的事故回復(fù)的最好 (ORPs)冷卻劑喪失事故在壓水反應(yīng)堆緊急事故中最具代表性的類型。</p><p>　　冷卻劑缺失通常發(fā)生在蒸汽發(fā)生器或加壓器,主要根據(jù)其破裂區(qū)進(jìn)行分類，冷卻劑的缺失會(huì)影響對(duì)壓力測(cè)量、冷卻劑存量和容器溫度測(cè)量。這項(xiàng)工作是選擇一個(gè)小破裂進(jìn)行模擬。這個(gè)類型的小破裂是計(jì)量范圍為9e109。破裂區(qū)域在30平方厘米左右, 根據(jù)卡瓦略定律人工操作需

45、要考慮下列條件：</p><p>　　1. 所有系統(tǒng)正常運(yùn)行</p><p><b>　　2. 沒(méi)有緊急電源</b></p><p>　　3. 所有余熱去除系統(tǒng)運(yùn)作正常</p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　3.3.1 消除假設(shè)事故的操作過(guò)程<

46、/p><p>　　根據(jù)卡瓦略et al。(2009)和奧里維拉(2001)的手工操作過(guò)程1. 行動(dòng)1:30分鐘后驗(yàn)證工廠狀態(tài)(自動(dòng)完成)</p><p>　　2. 行動(dòng)2:驗(yàn)證核電站應(yīng)急電源供應(yīng)</p><p>　　3. 行動(dòng)4:驗(yàn)證冷卻劑事故發(fā)生后增壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)</p><p>　　4. 行動(dòng)6:驗(yàn)證主輸出溫度低于160 度,蒸汽壓低于4帕斯卡

47、</p><p>　　5. 行動(dòng)7: 因?yàn)樾⌒屠鋮s劑事故的發(fā)生，驗(yàn)證余熱排出泵是否運(yùn)行，如果運(yùn)行則壓力在9帕斯卡以下</p><p>　　6. 行動(dòng)16:驗(yàn)證冷卻劑事故通道增壓</p><p>　　7. 行動(dòng)18:驗(yàn)證調(diào)壓槽水位低于2.28米</p><p>　　8. 行動(dòng)19:一些工廠保護(hù)信號(hào)再次打開(kāi)</p><p>

48、;　　- JR41：特別硼化系統(tǒng)開(kāi)始信號(hào) - JR42：特別硼化系統(tǒng)打開(kāi)信號(hào) </p><p>　　- JR43：主冷卻系統(tǒng)的隔離信號(hào) - JR44：反應(yīng)堆冷卻泵關(guān)閉信號(hào)</p><p>　　9. 行動(dòng)20:執(zhí)行增壓器增壓操作，切斷特別硼化系統(tǒng)(JDH)</p><p>　　10. 行動(dòng)21:驗(yàn)證等級(jí)為s的報(bào)警被激活</p>&

49、lt;p>　　11. 行動(dòng)24:執(zhí)行停止增壓器操作，關(guān)掉反應(yīng)堆冷卻泵</p><p>　　12. 行動(dòng)22:通過(guò)打開(kāi)下列信號(hào)打開(kāi)反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的安全冷卻信號(hào)：</p><p>　　- JR23:音量控制系統(tǒng)的隔離信號(hào) - JR31:信號(hào)準(zhǔn)備緊急冷卻</p><p>　　- JR32:淹沒(méi)信號(hào)- JR34:高壓注入啟動(dòng)信號(hào)</p><

50、;p>　　- JR95:PE / PJ系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)</p><p>　　13. 行動(dòng)25:驗(yàn)證核電站是否有應(yīng)急電源</p><p>　　14. 行動(dòng)27:執(zhí)行操作打開(kāi)余熱去除泵</p><p>　　15. 行動(dòng)28 a: 執(zhí)行操作關(guān)閉第一安全噴油泵</p><p>　　16. 行動(dòng)28 b: 執(zhí)行操作關(guān)閉第二安全噴油泵</p>

51、;<p>　　17. 行動(dòng)28 c: 執(zhí)行操作關(guān)閉第三安全噴油泵</p><p>　　18. 行動(dòng)28 d：執(zhí)行操作通過(guò)非凡硼化系統(tǒng)（JDH）增加增壓器等級(jí)</p><p>　　19. 行動(dòng)28 e: 執(zhí)行操作中斷加壓器等級(jí)增加，斷開(kāi)非凡硼化系統(tǒng)（JDH）</p><p>　　20. 行動(dòng)28 f: 執(zhí)行操作關(guān)閉第四安全噴油泵</p>&

52、lt;p><b>　　圖3</b></p><p>　　3.3.2 模擬事故描述</p><p>　　此段詳細(xì)地描述了模擬事故。其中的行動(dòng)都由操作員化身的虛擬人員在虛擬環(huán)境中進(jìn)行。仿真涉及到三個(gè)工作人員:主管一級(jí)操作員和二級(jí)操作員。首先主管在虛擬環(huán)境中不需要移動(dòng)（真實(shí)壓水堆核電站控制室模型),而是坐著和其他兩個(gè)操作員進(jìn)行交談,請(qǐng)他們核實(shí)變量值和執(zhí)行操作來(lái)消除事故

53、。一級(jí)和二級(jí)運(yùn)營(yíng)商不得不穿梭在虛擬環(huán)境中來(lái)監(jiān)控變量的值和執(zhí)行各自的操作。地圖顯示了每個(gè)人在仿真開(kāi)始時(shí)呆的地方，并且反應(yīng)了他們要去哪里。這兩個(gè)操作員除了在虛擬環(huán)境中穿梭還必須回答上司的問(wèn)題。</p><p>　　3.3.3 運(yùn)行時(shí)間估計(jì)</p><p>　　每個(gè)任務(wù)的運(yùn)行時(shí)間估計(jì)是指在基于認(rèn)知模型自適應(yīng)控制規(guī)則(ACT-R) 4.0, (Oliveira, 2001; Oliveira et

54、 al.2002)控制下在壓水式反應(yīng)堆核電站控制室之間的不同位置進(jìn)行行動(dòng)的時(shí)間。</p><p>　　這種認(rèn)知模型最初由安德森(1993)提出，之后,用戶手冊(cè)可提供實(shí)際應(yīng)用(Lebiere,1998)。它的運(yùn)行時(shí)間的如下所示：</p><p>　　時(shí)間標(biāo)注“T1”是指經(jīng)過(guò)面板之間的時(shí)間。</p><p>　　t1b:公告和左輔助面板之間時(shí)間為11.0 s</p

55、><p>　　t1c:公告和右輔助面板之間時(shí)間為12.0 s</p><p>　　t1d:公告和中央輔助面板之間時(shí)間為15.0 s</p><p>　　t2:對(duì)顯示器,寄存器目測(cè)時(shí)間為 1.2 s</p><p>　　t4:選擇(打開(kāi)/關(guān)閉等)的時(shí)間為 0.3 s</p><p>　　t9:控制行動(dòng)(移動(dòng)手臂和控制操作)的

56、時(shí)間為0.9 s</p><p>　　t10:大聲講話和理解的時(shí)間為0.3 s</p><p>　　t11:大聲講話(包括疊加價(jià)值和條件)為3.0 s</p><p>　　tmem:打開(kāi)一個(gè)反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的內(nèi)存的時(shí)間為10.0s</p><p>　　在當(dāng)前的模擬下主控制臺(tái)包括9個(gè)領(lǐng)域。但這些位置相應(yīng)的時(shí)間常數(shù)不能通過(guò)參考獲得?？紤]到這些元素的

57、長(zhǎng)度估計(jì)它們的時(shí)間如下:</p><p>　　1. 從區(qū)域1移動(dòng)到區(qū)域2的時(shí)間為1.4s</p><p>　　2. 從區(qū)域1移動(dòng)到區(qū)域5的時(shí)間為5.6s</p><p>　　3. 從區(qū)域1移動(dòng)到區(qū)域6的時(shí)間為7.0s</p><p>　　4. 從區(qū)域2移動(dòng)到區(qū)域6的時(shí)間為5.6s</p><p>　　3.3.4 假設(shè)小

58、破裂導(dǎo)致的冷卻劑缺失事故的記錄</p><p>　　一旦用戶熟悉是用虛擬環(huán)境,測(cè)試就能按照預(yù)設(shè)的劇本展現(xiàn)出來(lái)。仿真會(huì)被記錄成視頻文件以便日后分析分析。記錄分部分進(jìn)行一段時(shí)間進(jìn)行一個(gè)動(dòng)作?？偣灿形鍌€(gè)模擬記錄。電腦屏幕出現(xiàn)三個(gè)視圖記錄:對(duì)于整個(gè)模擬影像來(lái)說(shuō)主管和兩個(gè)操作員(一級(jí)和二級(jí))結(jié)合在一個(gè)電腦屏幕里。如圖4所示。在錄像期間,運(yùn)行時(shí)間與前者的結(jié)果進(jìn)行比較。每個(gè)虛擬人物的運(yùn)行時(shí)間(以秒為單位)通過(guò)左邊底部的時(shí)間進(jìn)行

59、顯示(參見(jiàn)圖4)。</p><p><b>　　4 結(jié)果</b></p><p>　　表1顯示了所有模擬的運(yùn)行時(shí)間、平均模擬運(yùn)行時(shí)間、腳本運(yùn)行時(shí)間的結(jié)果的進(jìn)行比較分析每個(gè)活動(dòng)的運(yùn)行時(shí)間被表示出來(lái)。</p><p>　　相對(duì)之前的結(jié)果,每個(gè)任務(wù)的運(yùn)行時(shí)間增加了計(jì)算總操作的運(yùn)行時(shí)間,除了行動(dòng)2—— 一級(jí)二級(jí)操作員同時(shí)離開(kāi)自己的位置去公告欄。在這種

60、情況下,只有一級(jí)和二級(jí)操作員的運(yùn)行時(shí)間增加。</p><p>　　所有模擬的運(yùn)行時(shí)間都低于之前得到的結(jié)果。模擬運(yùn)行時(shí)間t1低是因?yàn)榧訅核鋮s反應(yīng)堆核電站控制室的尺寸是估計(jì)的。它的建筑設(shè)計(jì)是找不到的，而虛擬環(huán)境也只是通過(guò)控制室的照片進(jìn)行建模的。任務(wù)執(zhí)行的運(yùn)行時(shí)間(t2,t4,t9和tmem)受到了影響，因?yàn)樘摂M人物沒(méi)有能力移動(dòng)身體的每一部分來(lái)執(zhí)行任務(wù)（頭和手臂），它只能進(jìn)行走路。因此,在任務(wù)期間虛擬人物只能站在相應(yīng)

61、任務(wù)的位置前面。</p><p>　　反過(guò)來(lái),表2顯示了只考慮平均仿真運(yùn)行時(shí)間和以前結(jié)果的比較分析。相對(duì)誤差也同樣顯示出來(lái)。相對(duì)原可用的結(jié)果得到了這個(gè)誤差。</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　根據(jù)表2,下列操作導(dǎo)致高誤差:</p><p>　　行動(dòng)24:20.34%</p>&l

62、t;p>　　行動(dòng)27:17.23%</p><p>　　行動(dòng)4:14.73%</p><p>　　這些誤差的原因解釋如下</p><p>　　1 行動(dòng)24: 停止加壓 ，斷開(kāi)非凡硼酸化系統(tǒng)的噴霧（JDH），以及關(guān)閉附加硼化泵。</p><p>　　原因:就像應(yīng)經(jīng)解釋的那樣,虛擬人物的移動(dòng)式受限制的,所以它不能移動(dòng)它的手臂執(zhí)行關(guān)閉附加硼化

63、泵。只能站在位置前面，導(dǎo)致了運(yùn)行時(shí)間變短。</p><p>　　2 行動(dòng)27:執(zhí)行操作打開(kāi)余熱去除泵。</p><p>　　原因:與以前一樣，虛擬人物是不能移動(dòng)它的手臂執(zhí)行任務(wù)。</p><p>　　3 行動(dòng)4:通過(guò)加壓器驗(yàn)證冷卻劑缺失。</p><p>　　原因:虛擬人物只能站在相應(yīng)位置的面前導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)間變短。</p><

64、;p>　　表1 表2</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　本研究涉及到壓水式反應(yīng)堆核電站控制室的虛擬建模和工效評(píng)估,目標(biāo)是對(duì)操作此類安全系統(tǒng)所花費(fèi)的時(shí)間進(jìn)行評(píng)估。一般來(lái)說(shuō),操作員研究人物模型的研究的焦點(diǎn)是解決問(wèn)題的策略。這種策略的關(guān)鍵不是解決問(wèn)題的有效時(shí)

65、間而是清除影響控制的因素。操作員及時(shí)活動(dòng)和有效時(shí)間是活動(dòng)能否成功的關(guān)鍵。很少有問(wèn)題需要操作員快速跟蹤程序并且明白工廠隨時(shí)隨地的變化。在某些情況下，由于復(fù)雜的工作特性，已經(jīng)準(zhǔn)備好的計(jì)劃和程序不符合動(dòng)態(tài)操作員認(rèn)知的動(dòng)力需要,會(huì)讓操作員的控制任務(wù)遇到了不必要的困難。</p><p>　　這適用于許多不同的領(lǐng)域,像工業(yè)、軍事行動(dòng)、交通等。我們得到的結(jié)果表明游戲引擎是一個(gè)很好的建模的工具來(lái)建立控制室，資源搜索量小。對(duì)于虛擬

66、環(huán)境的建模UnrealEd、游戲引擎編輯器是一個(gè)很好的工具。此外,由于游戲引擎的多用戶容量，相互交會(huì)的能力和身體表達(dá)的顯示，對(duì)于動(dòng)態(tài)虛擬仿真控制室操作程序來(lái)說(shuō)，游戲引擎成為了一個(gè)好的游戲引擎工具。操作員的活動(dòng)運(yùn)行時(shí)間和參考時(shí)間的比較說(shuō)明在場(chǎng)景假設(shè)事故中Unreal游戲引擎是一個(gè)用來(lái)測(cè)量操作員活動(dòng)有效時(shí)間的有效工具。</p><p><b>　　參考</b></p><p&

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