核电站控制室布置与盘台设计中的人因工程准则

在核电站控制室中，操纵员通过人机接口与系统进行交互以监控机组。由于控制室对电厂运行安全至关重要，所以，在设计时应考虑操纵员与室内设施交互的工作特点，使设计满足人因工程（工效学）的要求，以减少人的失误，保证系统安全有效的运行。《核动力厂设计安全规定》（HAF 102—2016）和《核电厂控制室设计》（GB∕T —2015）明确了人因方面的要求：在控制室设计中必须考虑工效学的因素［1,2］。

为了达到法规标准的要求，控制室布置和盘台的设计需根据任务本身的要求，综合考虑人体尺寸、人的动作范围和视觉特征等人的客观情况，并遵循一定的设计和评估方法。《在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则》（GB∕T —1991）规定了设计时应用人体尺寸百分位的通则［3］。目前，我国主要的人体测量数据标准有《中国成年人人体尺寸》（GB∕T —1988）和工作空间人体尺寸（GB∕T 1357—1992），还有其他针对特定人群和特定产品（如工作座椅）的标准［4-6］。对于核电站控制室，IEC—2009（GB∕T —2015）、IEEE10 23—2004（NB∕T —2012）和NUREG 0700等标准导则都涉及与室内布置和盘台设计相关的内容［2,7-10］。其中，GB∕T —2015 中有关控制室设计的具体要求参考ISO 系列标准（GB∕T 系列转化了一部分）［11,12］。其他领域也有相关的标准导则，比如，电力行业《控制中心人机工程设计导则》（DL∕T 575）系列标准［13］，还有军标《军事装备设施的人机工程准则》（GJB 2873—1997）［14］，《军事装备设施的人机工程设计手册》（GJB∕Z 131—2002）是补充标准［15］。

目前，核电站的先进控制室多采用数字化技术，操纵员主要使用屏幕、鼠标和键盘与系统进行交互。同时控制室内也设置传统的监控设备，如紧急控制盘和后备盘等。控制室布置和盘台的设计工作有所减少，但重要性不减。实际的核电站控制室布置和盘台设计仍存在一些问题，如缺少维修空间、工作站间距过近、台面上空间不足、显示偏小或距人过远、对应的显示与控制器相距过远，以及控制器选型太小、间距太近、距人过远或离盘台的边缘过近等。上述问题对核电站运行效率和安全都存在不利影响。

本文针对核电站控制室的布置与盘台设计，依据传统工效学准则，从人体尺寸、人的动作范围和视觉特征等人的客观情况出发，对相关的人因工程要求进行综述和探讨。

1 核电站控制室布置与盘台设计的参数

本节从控制室布置、工作站的设计到具体的信息显示和手动控制器的设计几个方面，对与控制室布置及盘台设计相关的标准、设计参数和工效学要求进行阐述，如图1所示。

图1 控制室布置与盘台设计的内容结构Fig.1 The structure of contents for the layout of control rooms and workstation design

1.1 控制室布置

控制室布置对操纵员的影响主要体现在设备设施的布局对观察、交流、行动和可达性的影响，控制室布置应能支持上述活动。控制台（或桌子）与人员背面的物体之间的距离应足够，以保证操作人员可以自由起坐和转动椅子。若考虑维修和测试的需求，这个间距应更大一些。单人工作的单侧的操作盘需留有约1.2 m宽的空间。多人同时工作和相对布置的操作盘则需留有约2.4 m 的间距［10,16］。控制室设计应保证一定的走道宽度，以方便人员通过和座椅移动。其他设备，如电话、规程柜等的布置，也应考虑其相对于工作站的位置。

1.2 工作站

在控制室内，操纵员通过工作站执行任务。工作站的类型包括站姿控制台、坐姿控制台、坐站工作站和垂直面板。重要的设计内容包括高度、斜面的角度和深度、控制器的位置、显示器的位置、工作站或控制台上控制器和显示器的横向扩展，以及容纳腿与脚的空间［10］。

由于操纵员需要越过控制台顶端看后面的信息，设计需限制台高。对于站姿控制台，最高台高以女性第5 百分位的站姿眼高进行计算。对于坐姿控制台，最高台高应以女性第5百分位的坐姿眼高来计算，如图2所示。若只需要监视状态而非读取信息，且需要监视的内容处于合适位置，台高也可增加。

站姿控制台上控制器分布的高度范围由站姿肩高和手臂的功能性伸展范围计算得到。上限由女性第5百分位的数据计算得到，下限由男性第95 百分位的数据计算得到。在竖直面上，控制器可布置的最高高度也与控制台斜面的深浅有关。如果控制台斜面比较浅，肩膀的参考点能更靠近竖直盘，控制器可布置得高一些，反之，则低一些，如图2和图3所示。坐姿控制台控制器分布的高度范围使用坐姿肩高和手臂功能性伸展范围的数据计算。控制台斜面的倾斜角与深度的设计需要保证所有的控制都处在第5百分位女性手臂可及的半径范围之内，如图2 和图4 所示。为了防止手在台边时误碰控制器，控制器距控制台边缘的最小距离的确定可考虑第95 百分位食指长度，《核电站控制室设计的人因工程原则》（HAF·J 0055）建议此值为8 cm［16］。而控制器距控制台边缘最大距离的确定需考虑第5百分位女性手臂的最大可及距离。

文章来源：《人类工效学》 网址: http://www.rlgxx.cn/qikandaodu/2021/0722/516.html