事故进程中操作人员决策的认知模型

0:10.13374/j.1ssn1001053x.1997.06.022 第19卷第6期 北京科技大学学报 Vol.19 No.6 1997年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.1997 事故进程中操作人员决策的认知模型* 高佳”黄祥瑞 1)北京科技大学应用科学学院，北京1000832)清华大学核能研究院，北京100084 摘要介绍和分析了Worledge认知模型并对已知转移率的条件下各种事故进程的人的不响应概 率进行了分析与比较，并通过模拟机实验中采集的数据进行了模型的验证与分析核电站操作员 的失误概率. 关键词认知模型，马氏转移图，人的不响应概率，人的失误，模拟机培训 中图分类号R857.14 1 Worledge模型的简介 Worledge模型四采用如图1所示的4种状态来描述核电站事故发生进程中的人的行为， 图中：1一P=“思维”模式的概率，即需要知识型水平处理的认知性概率；P=“不思维” 模式的概率，或“直接反应”的概率：1一P。=诊断与规程选择均正确的概率. 这4种状态分别为： 由于知识错误而改变电站进程 (I)状态A:操作人员 开始茨行 对电站的状态进行规则型 规程1。 C A 1-Pml 或知识型的诊断并决定选 诊断，规程确认正确同时进 成功 诊断和规程选择 择相应的规程. 行正确操作（成功状态） 1-P,失败 (2)状态B:技能型的 报 I-P2 执行规想中失误：1 响应，尽管也存在着一些简 开始执 单的诊断和认知，然而操作 B 行规程 ◇ 错误认知响应，同时进行 人员基本上是不加思考地 直接执行规程或操作 失败 Po2 不正确操作（失误状态） 直接对所观察的现象采取 通过纠正行为改变电站进程，c, 相应的规程. (3)状态C:表示操作 图1操作人员思想状态和行为表述的4种状态结构图 人员所进行的诊断和选择 的规程是在正确的条件下，采取适当的行动，并将电站进程中的征兆与操作人员的思维判断 相比较，以确认其诊断，因而处于状态C的操作人员认知过程是正确的. (4)状态D:表示由于操作人员对电站的异常状态错误诊断，采取了相应的不正确的行 动，并将电站状态与预想目标相比较而试图确认其诊断，他们处于错误的认知过程. 1997-0922收稿第一作者女45岁高工 ·国家自然科学基金资助项目

第 卷 年 第 期 月 北 京 科 技 大 学 学 报 尧 夕 事故进程 中操作人员决策的认知模型 高 佳 ’ 黄祥瑞 北京科技大学 应用科学学 院 ， 北京 清华大学 核能研究 院 ， 北 京 摘要 介绍和分析 了 认知模 型并对已 知转移率的条件下各种事故进程 的人的不 响应概 率进行 了分析 与 比较 ， 并 通 过模拟 机实验 中采集 的数据进行 了模 型 的 验证 与分析核 电站操作 员 的失误概率 关键词 认知模型 ， 马 氏转移 图 ， 人 的不 响应概率 ， 人 的失误 ， 模拟机培训 中图分类号 模型 的简介 模 型川 采 用如 图 所示 的 种状态来 描述 核 电站事故发 生 进程 中的人 的行 为 图 中 一 “ 思 维 ” 模式 的概 率 ， 即需 要 知 识 型 水平处理 的认 知性 概 率 “ 不 思 维 ” 模式 的概率 ， 或 “ 直接反 应 ” 的概率 一 凡 ， 诊 断与规程 选 择均正 确 的概 率 · 这 种 状态分别 为 由于知识错误而改变电站进程 状 态 操 作 人 员 对 电 站 的状 态 进 行 规则 型 或 知 识 型 的 诊 断 并 决 定 选 择相 应 的规程 状 态 技 能 型 的 响应 ， 尽 管 也存 在 着 一些 简 单 的诊 断和 认 知 ， 然 而 操 作 人 员 基 本 上 是 不 加 思 考 地 直 接 对所 观 察 的 现 象 采 取 相 应 的规程 状 态 表 示 操 作 人 员 所 进 行 的诊 断和 选 择 成功 失欣 诊断 ， 规程确认正确 同时进 诊断和规程选择 行正确操作 成功状态 错误认知响应 ， 同时进行 直接执行规程 或操作 不正确操作 失误状态 图 操作人员思想状态和行为表述的 种状态结构图 的规程是 在 正 确 的条件下 ， 采 取 适 当的行 动 ， 并 将 电站 进 程 中的征 兆 与操作 人 员 的思 维判 断 相 比较 ， 以确 认其诊 断 ， 因而处于状态 的操作 人 员认知过程是 正 确 的 状 态 表示 由于 操 作 人 员 对 电站 的 异 常 状 态 错 误 诊 断 ， 采 取 了相 应 的 不 正 确 的 行 动 ， 并 将 电站状态 与预想 目标相 比较而 试 图确 认其诊 断 ， 他们处于错误 的认知过 程 一 一 收稿 第一作者 女 岁 高工 国家 自然科学基金 资助项 目 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1997．06．022

·626· 北京科技大学学报 1997年第6期 模型的框架就是建立这4种状态的相互转移关系，并利用这种关系建立马氏模型或者在 不服从马氏过程条件时，用蒙台卡罗求出操作人员处于这些状态的概率值.Worledge模型并 没有针对具体的事故序列进行分析，而是采取更通用化的方法，并对操作人员认知过程中的 一些行为参数，对操作人员可能产生的行为变化进行了灵敏度的分析. 2操作人员思维状态和动作的表述 2.1状态转移的条件 图1所画的箭头表示状态转移方向，状态C可由状态A或状态B进人，其条件是操作人 员正确地进行了诊断或规程选择.状态D可由状态C进人，例如操作人员在执行一项规程中 犯了疏忽性失误，如按错电钮、开错开关等，如果在选择正确的规则过程中，由于系统硬件发 生故障，例如仪表的故障、错误显示等，它们会干扰操作人员对事故进程的诊断，从而产生失 误，也就是说从状态A转入状态D.这种附加的硬件失效导致操作人员在电站征兆与判断之 间产生“知识错配”，从而发生状态转移.由状态C也可以返回到状态A或B,当操作人员对所 施行为下电站的状态响应过慢而产生不耐烦的情绪时，可能会过早地采取修正行为，而这些 行为造成与实际情况的错配而改变了所处的状态和进程；或者是误读了仪表的指示，使操作 人员对电站的事故进程产生不正确的主观认知，都可能使操作人员从正确状态C过渡到状态 A或B.图1给出了这种状态转移率.同样，状态A或B也可以从状态D中转移出来，如果操 作人员能够纠正一些不正确的动作，也就是说，从电站的征兆所得到的指示中不能验证操作 人员的早期诊断，操作人员会提前采取纠正行为，这种情况也表明电站的进程与操作人员的 先前思维之间，产生了不一致的错配，从而使操作人员由状态D过渡到A或B,转换率为12· 由此可见，每当电站进程状态与操作人员思维判断之间存在着不一致的错配时，操作人员自 然就可能返回到再诊断的初始状态而重新开始事故序列的进行，因而图1实际上也是描述了 人在事故序列进程中的认知行为， 2.2状态转移率的确定 图2描述了4种不同状态的转移率随时间变化的关系.它们是：λ：为状态A的转换率即诊 断转移率；入为状态C的错配转移率；1，为状态D的错配转移率；入为失误转移率，它们随时 间的变化关系对应不同的意义.图2a中2：在时间t,以前表示操作人员在进行诊断时需要一 个最小的延迟时间，然后再进行诊断一直到完毕的时间【为止.在延迟时间内操作人员有获 得诊断的机会，到t,时开始诊断而达到t时不再进行诊断，在诊断期间操作人员不做动作， 因而电站事故状态不考虑有修复可能，这种转移称为保留原状态进程的转移(bad as old, 在这种转换过种中，操作人员可以获得许多的信息（或称之为受益），一直到形成一种诊断.另 一种转移则是有更新的转移，即表示执行或实现一个新的规程或一种新的诊断，如图2b中的 C状态，它同样有一个等待确认诊断的时间，即操作人员转人C状态之后，开始执行诊断后 的决策行为，并进行确认.如果在1=1时，操作人员仍不能对诊断进行确认，那么他们有可 能返回到A或B状态而形成新的诊断，并最终执行这种诊断，如果一直到1=1。时仍然不发 生这种转移，那么操作人员就不再会去试图改变现行的规程行为.因而这种转移被称为更新

· · 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 模 型 的框架 就是 建 立 这 种 状态 的相 互 转移 关 系 ， 并利 用这种 关 系建立 马 氏模型 或者在 不服 从马 氏过程 条件 时 ， 用 蒙台 卡 罗求 出操 作 人 员处于 这 些 状态 的概 率值 模型并 没有 针 对具体 的事 故序 列 进 行分析 ， 而 是 采 取 更 通 用 化的 方 法 ， 并 对操作 人 员 认 知过程 中的 一些 行 为参数 ， 对操作人 员可 能产生 的行 为变化进行 了灵敏度 的分析 操作人员思维状态和动作的表述 状态转移 的条件 图 所 画 的箭头表示 状态转移方 向 ， 状态 可 由状态 或状态 进人 ， 其条件是 操作人 员正确 地进行 了诊 断或规程 选择 状态 可 由状态 进人 ， 例如操作人 员在 执行一项规程 中 犯 了疏 忽性失误 ， 如按错 电钮 、 开错 开 关等 如果 在 选择正 确 的规则 过程 中 ， 由于 系 统硬件发 生故 障 ， 例如仪表的故障 、 错误显示 等 ， 它们会干扰操作人员对事故进程 的诊断 ， 从而 产生失 误 ， 也就是说从状态 转人状态 这种 附加 的硬件失效 导致操作人员 在 电站征兆 与判 断之 间产生 “ 知识错配 ” ， 从而 发生状态转移 由状态 也可 以返 回到状态 或 ， 当操作人员 对所 施行 为下 电站 的状态 响应过慢而 产 生不 耐烦 的情 绪时 ， 可 能会过早 地采取修正行 为 ， 而 这些 行 为造 成 与实 际情 况 的错 配而 改 变 了所处的状态 和 进程 或者是 误读 了仪表 的指示 ， 使操作 人员对 电站 的事故进程 产生不 正 确 的主观 认 知 ， 都可 能使操作人 员从正确状态 过渡到 状态 或 图 给 出 了这种 状态转 移率 同样 ， 状态 或 也 可 以 从状态 中转移 出来 ， 如果操 作人员 能够 纠正 一些 不 正 确 的动作 ， 也就是 说 ， 从 电站 的征兆所得到 的指示 中不 能验证操作 人员 的早期诊断 ， 操作人员 会提前采取 纠正 行 为 这种情 况 也表 明 电站 的进程 与操作人员 的 先前思 维之 间 ， 产生 了不 一致 的错配 ， 从而 使操作人员 由状态 过 渡到 或 ， 转换率为人 由此 可见 ， 每 当电站进程 状态与操作人员思 维判断之 间存在着不 一致的错配 时 ， 操作人员 自 然 就可 能返 回到再诊 断 的初 始状态而 重新 开始 事故序列 的进行 ， 因而 图 实 际上 也是 描述 了 人在 事故序列 进程 中的认知 行 为 状态转移率 的确定 图 描述 了 种 不 同状态 的转移率随 时 间变 化 的 关系 它们是 礼为状态 的转换率 即诊 断转 移 率 人为状态 的错 配 转移 率 人为状态 的错 配 转移 率 几 为失 误转移率 它们 随 时 间的变 化 关 系 对应不 同 的意 义 图 中又 在 时 间 。 ，以前 表示 操作 人 员在进 行诊 断时需 要 一 个最小 的延 迟 时 间 ， 然 后 再进行诊 断一 直到 完毕的时 间 为止 在延 迟 时间 内操作人 员有 获 得 诊 断的机 会 ， 到 。 时开 始诊 断而 达 到 。 时不 再进 行诊 断 在诊 断期 间操 作人 员 不 做动 作 ， 因而 电站 事故状 态不 考虑 有 修复 可 能 ， 这 种 转移称为保 留原状态进 程 的转移 在这种 转换过 种 中 ， 操作人 员 可 以 获得许多 的信息 或称 之 为受 益 〕 ， 一 直到 形 成一 种诊 断 另 一种转 移则是 有更新 的转移 ， 即表示 执行 或 实现 一个新 的规程 或 一 种新 的诊断 ， 如 图 中的 状态 ， 它 同样有 一个等待确 认诊 断的 时间 ，， 即操作人 员转人 状态之后 ， 开始 执行诊断后 的决策行 为 ， 并 进行确 认 如果 在 。 时 ， 操 作人 员仍不 能 对诊 断进 行确 认 ， 那 么他们有 可 能返 回到 或 状态而 形 成新 的诊断 ， 并 最 终执行这 种诊 断 ， 如果 一直到 时仍然不发 生这种转移 ， 那 么 操作 人 员 就不 再 会 去 试 图改 变现行 的规程 行 为 因而 这 种转 移被 称 为更 新

Vol.19 No.6 高佳等：事故进程中操作人员决策的认识模型 ·627· 型转移(renewal). 从C状态转移出来的另一条途径是由于操作人员发生疏忽性的失误(slis),使状态C转 移至状态D,其转移率为λ、，图2c描述了这种转移率随时间变化的关系：状态从操作人员执行 某种已选择的规则开始，其间发生疏忽性失误而以转移率λ、由状态C转移至状态D,一直到 1=t时执行规程结束为止，由于所有控制器在停止执行操作规程之后，不再有可能出现动作 失误，因此入此时刻下降至零，这种转移为更新型的转移，因为每发生一次失误，时间的坐标 作了一次更新，然后重新执行一个新的程序，因此无论是出现一种新的诊断或执行一项新的 规程（与原来的相比较有变化），这种状态转移都被认为是更新型的转移， 图2(d是表示最后一种转移，它描述由失效状态D转移出来的情况.进人D状态的原因 可能是：做了一次错误的诊断并执行错误的规程或者由于其他原因执行了错误的规程（从A 或B),或者在执行一项正确规程中发生了疏忽性的失误（从状态C),这些原因使状态D一直 维持到t=1,时刻.理由是运行 (a) 征兆不可能提前达到，或者由于 (b) 操作人员在心理上处于“隧道视 Ua 黑 觉效应”(unnel vision)之中，因 Ue 而在转移率1，的形状处理上为【 =1前1.2=0，当时间积累并延 0 12 续至1=12之后，操作人员开始 (c) (d) 醒悟到他们的错误，从而使他们 从状态D中转移出来，这种转移 仍旧处理为更新型的，因为这种 Us Ua 错误的状态经一定时间积累后， 电站征兆会与诊断产生不一致错 配，因而进行新的诊断与操作.图 0e2 1的另一部分转移概率是与时间 国2状态转移率(a1(b)以，(cs,(d心以与时间的关系 无关的，它们是P,P和Pn称为分支概率. 3认知模型的马尔可夫方程式的精确解 当将图1的状态转移图用马氏转移图来 ie1△t 描述时，可以得到马氏转移图（图3）.图中有 d△t 1-Pml 6个转移状态.其中3个状态（黑点表示）是 1-Pm2 状态分支点：1,2及B点，处于该状态的时刻 为0，而转移分枝概率为常数.其余3个状态 (圆点表示)存在停留时间，它们对应不同的 转移率.它们与时间对应的变化关系参看图 B 2.按照图3可写出对应的马氏微分方程式矩 阵.令P(⑨，P(0,户()分别为操作员在时间 1c2△t t处于状态A,C,D时的状态概率P(),P() 图3 Worledge?认识模型的马氏转移图

高佳等 事故进程 中操作人员决策 的认识模型 型转移 从 状态转移 出来 的另 一条途径是 由于 操 作人 员 发生疏 忽性 的失 误 ， 使状态 转 移至状态 ， 其转移率为 ， 图 描述 了这种 转移率随 时间变化 的关系 状态从操作人员执行 某种 已 选 择 的规则 开始 ， 其 间发 生 疏 忽性 失 误而 以 转移率几 由状 态 转移 至状态 ， 一 直到 ，时执行规程结束为止 由于所有 控 制器 在停止 执行操作规程 之 后 ， 不再 有可 能 出现 动作 失误 ， 因此人此 时刻 下 降至 零 这种 转移 为更 新 型 的转移 ， 因为每 发 生 一 次失 误 ， 时 间的 坐 标 作 了一 次更新 ， 然后 重新 执行 一 个新 的程序 因此 无论是 出现 一 种 新 的诊 断或 执行 一项新 的 规程 与原来 的相 比较有 变化 ， 这种 状态转移都神认 为是 更新 型 的转移 图 是 表示 最后 一种转移 ， 它描述 由失 效状态 转移 出来 的情况 进人 状态的原 因 可能是 做 了一次错误 的诊 断并 执行错误 的规程 或 者 由于其他原 因执行 了错误 的规程 从 或 ， 或者在执行 一项 正确规程 中发 生 了疏 忽性 的失 误 从状态 ， 这些原 因使状态 一直 维持 到 。 时刻 理 由是 运 行 征 兆 不 可 能 提 前 达 到 ， 或 者 由于 操 作 人 员 在 心 理 上 处 于 “ 隧 道 视 觉 效 应 ” 之 中 ， 因 而 在 转 移 率又 的 形 状处理 上 为 。 献 ， 当时 间积累 并 延 续 至 。 之 后 ， 操 作 人 员 开 始 醒 悟 到 他 们 的 错 误 ， 从 而 使他 们 从状态 中转移 出来 ， 这 种 转 移 仍 旧 处理 为 更 新 型 的 因 为 这 种 错误 的状 态 经 一 定 时间积 累 后 ， 电站 征兆 会与诊 断产生 不 一致 错 配 ， 因而 进行新 的诊 断与操作 图 的另 一 部分 转移 概 率是 与 时 间 污 左 左 叹洛 匀 写 图 状态转移率 林 。 ， 伪林 ， 从 ， 粼 。拓时间哟 关系 无 关 的 ， 它们是 ， 和 低 ， 称 为分支概率 认知模型 的马尔可夫方程式的精确解 当将 图 的状态转移 图用 马 氏转移 图来 描述 时 ， 可 以得 到 马 氏转移 图 图 图 中有 个转移状态 其 中 个状态 黑点表示 是 状态分支点 ， 及 点 ， 处于 该状态 的时刻 为 ， 而 转移分枝概率 为常数 其余 个状态 圆点表示 存在停 留时 间 ， 它 们对应不 同的 转 移 率 它 们与 时 间 对应 的变 化 关 系 参看 图 按 照 图 可写 出对应 的马 氏微分方程 式矩 阵 令人 ， 人 ， ， 分别 为操 作员在 时 间 处于状态 ， ， 时 的状态概率 气 ， 凡 又 一乙 图 认识模型 的马氏转移图

·628· 北京科技大学学报 1997年第6期 和P()对时间t的导数，由图3可得到下列微分方程式组的马氏方程式的矩阵表达式： 「P(④ -1(0 (1-P,)A() 0-P识(0 P(④ (I-Pn0-1-P1-P)k0+,0} P(1-P2( P(0 P) PAd() PPm2(0+s(0 -(1-PPm0 P( 为了求解认知模型的马氏方程式，首先必须确定马氏矩阵中的各类转移率以及初始条 件.假定初始时刻处于A,C,D各状态的概率为P(O)=1-P,P(O)=P(1-Pm,PO) =P,Pm,最简单的基本情况是各转移率a,g,入和1，为常数，并且令起始时间1al,和ta均 为0，那么马氏方程式可以求解，更复杂的情况可用蒙台卡罗法求解非马氏方程的结果. 从大量模拟机的人员培训中，可望确定各类事故进程中的各类转移概率，并算出操作人 员对各事故进程中的失误概率P,(),这一结果可与HCR(Human Cogvitive Reliability)模 型中的威布尔分布或对数正态分布的结果进行比较，曲线的形状是相似的. 4 Worledge模型的应用和数据模拟结果及讨论 我们试图通过模拟机实验与计算相结合的途径来验证Worledge模型的正确性.在清华 大学核电厂模拟机上，对核电厂操作员进行了模拟实验，通过选择适当的事故序列，例如蒸汽 管破裂事故(SGTR)和失水事故(LOCA)等，针对Worledge模型的不同阶段进行分析.即将 事故序列的发生到诊断、处理的过程按规程要求划分为4个相应的不同阶段，由专家通过对 操作员对事故的响应行为的观察进行讨论来确定各阶段间的转移率和时间的相互关系，表1 给出了不同事故序列方案的计算参数，有关实验安排和参数拟合可参阅有关资料（中国HRA 的研究报导，1996).对14种事故序列情况进行了蒙台卡罗模拟计算，并分析了各个参数之间 的影响，结果见图4.其中，方案1是基本情况，其余情况与方案1比较 表1基于给定事故序列的Worledget模型的蒙台卡罗摸拟参数 事件序 列方案 P Pint Pm2 ta tar Ua is Us teu tel? Ua te2 Ua 0.5 0.1 0.10.0045.00.505.000.050.0010.00.050.000.20 基本情况 2 0.9 3 0.9 0.5 4 0.9 0.5 5 0.1 6 0.1 0.5 个 0.1 0.5 8 10.00.64 改变u调整Ua 9 35.00.64 改变n调整Ua 10 10.00.25 改变1s调整U队 11 5.00 0.10 改变4，调整Ue 12 5.000.10 改变调整Ue 13 5.00 0.30

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 和 探 对时 间 的导数 · 由图 可 得 到 下 列微分 方 程 式组 的马 氏方 程式 的矩 阵表达 式 勺妙甘八 巨 讨 以粼 一 乍 一 “ 一 气 拜 ‘ 粼 气拟 一 只林 。 一 只环 。 一 【 一 以 一 。 、 一 乒 凡 又 几 一 一 产 为 了求解 认 知 模 型 的 马 氏方 程 式 ， 首 先 必 须 确 定 马 氏矩 阵 中的各类 转 移 率 以 及 初 始 条 件 假定 初 始 时刻 处于 ， ， 各状 态 的概 率 为 气 一 ， 凡 二 尸 一 尸 ， 粼 低 ， 最 简单 的基 本情 况 是 各 转移 率几 ， 又 ， 又 和人 为 常数 ， 并 且 令起 始 时 间 。 ，， ，和 。 均 为 ， 那 么 马 氏方 程 式 可 以 求 解 ， 更 复 杂 的 情 况 可 用 蒙 台 卡 罗 法求 解 非 马 氏方 程 的 结 果 从大量模拟 机 的人 员培 训 中 ， 可望 确 定 各类 事 故 进 程 中的各类转移 概 率 ， 并算 出操 作人 员 对各 事 故 进 程 中的失 误 概 率凡 ， 这 一 结 果 可 与 死 模 型 中的 威布尔分布或 对数正 态分布的结果进行 比较 ， 曲线的形状是相 似 的 模型 的应用 和数据模拟结果及讨论 我 们 试 图通 过模拟 机 实 验 与计算 相 结合 的途 径 来 验 证 模 型 的正 确性 在 清 华 大 学核 电厂模拟机上 ， 对核 电厂操作 员进行 了模拟 实验 ， 通 过 选 择适 当的事故序列 ， 例如蒸 汽 管破裂 事 故 ， 和 失 水 事故 等 ， 针 对 模 型 的不 同阶段 进 行 分 析 即将 事 故序 列 的发 生 到 诊 断 、 处理 的过 程 按规程 要 求 划 分 为 个 相 应 的不 同 阶段 ， 由专家通 过 对 操作员对事故 的响应行 为的观 察进行讨论来确定 各 阶段 间的转移率和 时间的相 互 关系 表 给 出 了不 同事 故序列 方 案的计算参数 ， 有 关 实验 安 排 和 参数拟 合 可 参 阅有 关资料 中国 的研究报导 ， 对 种事故序列情 况 进行 了蒙台 卡罗模拟 计算 ， 并分 析 了各个参数之 间 的影 响 ， 结果见 图 其 中 ， 方案 是基 本情 况 ， 其余情况 与方案 比较 表 基于给定事故序列的 模型的蒙台卡罗模拟参数 事件序 列方案 ， 只们 认 ， ， ， 基本情况 ，声产 … ︺ 改变 匀 调 整 伪 改变如调 整 饥 改变 调整 改变 ， 调整 ， 改变 调整

Vol.19 No.6 高佳等：事故进程中操作人员决策的认识模型 ·629· 4.1分枝概率P,Pm,P变化的影响（参看图4(a)、4b》 当P,选取较大时（方案2,3,4），表示人的认知过程服从于技能型行为特点.如果操作员 正确诊断概率较高（即Pm和P较小（方案2），那么操作员非成功概率也小.例如主蒸汽管 道破裂(MSLB)事故序列和甩外负荷实验中的人机交互界面的认知过程较接近技能型行为. 如果再比较P和P相同时发现，处于B状态下的诊断失误比处于A状态下的诊断失 误更加严重地影响人的失误概率，参看图4()方案3,4图4(b)表示非成功概率在非技能型行 为下的结果 4.2诊断转移率的影响（图4（©》 操作人员假定从开始进行诊断，并维持一个不变的诊断转移率U,当1=1时：变为零， 表明操作员在某个时间区界内可以进行诊断，但不排除即使时间再长也不能做出诊断的可 能.当延长1时（方案8），非成功概率曲线向右移一个延迟时间值，并调整入保持累积转移率 与方案1相同，最终使操作人员的渐近区域不影响概率变化.入：取零时表明操作人员重新进 行一个新的诊断过程的开始.在方案8中，ta延迟10min,为保持累积转移率与基本情况相 同，故1，增加至0.64，结果非成功概率曲线向右移一个延迟的时间值，使操作人员诊断概率降 低.若改变P值则更大影响非成功概率值.第9种情况是减少如，此时其结果只影响到渐近区 域，并且使渐近区提前到来， 4.3 失误转率的影响（看图4(d) 当转移时间t,由5min延长至10min时（方案10），操作员可能发生疏忽失误的机会增 加了，因此非成功概率稍有增加 (a) (b) c 10-1 非 10-2 10- △Run2 △Run5 △Runl ●Run3 Run 6 ●Run8 ◆Run7 10-4 ·Run4 °Run9 0 9 0 10 0 10 时间/min 时间/min 时间/s (d) (c) (① 阁 10- 102 10- Run 1 Run 1 △Run1 .Run 10 Run 11 Run 13 0 10-4 Run 12 o Run 14 0 10 0 10 0 10 时间/min 时间/min 时间/min 图4列举14种情况的蒙台卡罗模拟计算的结果

匕 高佳等 事故进程 中操作人员决策 的认识模型 分枝概率 ， 凡 ， 气变化 的影 响 参看 图 ， 伪 当 选取 较大 时 方 案 ， ， ， 表示 人 的认 知 过程 服 从于 技能 型行 为特 点 如果 操作员 正确诊 断概率较 高 即 尸 和 尸 较小 方案 ， 那 么操作员非成 功概率也小 例如 主蒸 汽管 道破裂 事故序列 和 甩外 负荷实验 中的人机交互界 面 的认知过程 较接近技 能型行 为 如果再 比较 。 和 尸 ‘ 相 同时发 现 ， 处于 状态下 的诊 断失误 比处于 状态下 的诊 断失 误更加严重 地影 响人 的失误概率 ， 参看 图 方案 ， 图 表示 非成 功概率在 非技 能型行 为下 的结果 诊断转移率的影 响 图 操作人员假定从开始进行诊 断 ， 并 维持 一个不变 的诊断转移率 认 ， 当 二 晚 变 为零 ， 表 明操 作 员 在某 个 时 间 区 界 内可 以 进 行 诊 断 ， 但不 排 除 即使时 间再 长也 不 能做 出诊 断的 可 能 当延 长 。 时 方 案 ， 非成功 概 率 曲线 向右移 一个延迟 时 间值 ， 并 调 整凡保持累 积转移率 与方 案 相 同 ， 最 终使 操作 人 员 的渐 近 区域 不 影 响概 率 变化 礼取零 时表 明操作人员 重 新 进 行 一 个新 的诊 断过程 的开 始 在 方 案 中 ， 延 迟 而 ， 为保持累 积 转移率 与基 本情况 相 同 ， 故又 增 加 至 ， 结果非 成 功 概率 曲线 向右移 一个延 迟 的 时 间值 ， 使操作人 员诊断概 率 降 低 · 若改变 殖则更大影 响非成 功概 率值 第 种情 况是 减少 气 ， 此 时其结果 只影 响到渐 近 区 域 ， 并且使渐 近 区 提前到来 失误转率的影响 看 图 当转移 时间 由 而 延 长至 而 时 方 案 ， 操作员 可能 发生疏 忽失误 的机 会增 加 了 ， 因此 非成功概率稍有增加 一， ，， △ △ 监称侣价哥崔 盔︶ 一 时间 而 时间 而 时间 、 。 谈芯 会 哥卑名称侣越价 ，’ 时间 而 时间 时间 而 图 列举 种情况 的获台卡罗模拟计算的结果

·630· 北京科技大学学报 1997年第6期 4.4状态C的错配转移率的影晌（图4(e》 计算表明，增加1，或减少t2不会改变曲线的形状，只是使曲线向变化的增加或减少方 向移动一个量，而且它们对非成功概率的影响不大， 4.5状态D的错配转移率的影响（图4（①） 延长t,的值表明操作员的再认知过程增长，与基本情况1相比，方案13有一个较大的 “隧道效应”的影响，而当将孔，值增加50%时，即由02增加为03后，这种变化表明操作员处 于电站征兆加快传递的条件下，有利于操作员对错配的再认知而从错误状态尽快转移出 来.因此，电站征兆的冗余性对非成功概率有重要的影响. 利用模拟机培训的结果进行Worledge认知模型的研究，可望获得人员可靠性的定量结 果，并且可与GEMS(Generic Error Modle System)模型和HCR模型结果进行比较. 参考文献 1王更力.认知心理学.北京：北京大学出版社，994 2黄祥瑞著可靠性工程.北京：清华大学出版社，1990 3 Reson J T.Human Eerror.HK:Cambridge University,1990 Cognitive Model Based Decision-making Behaviors during the Accident Sequences Gao Jia Huang Xiangrui 1)Applied Science School,UST Beijing.Beijing 100083,China 2)Institnte of Nuclear Energy.Technology Tsinghua University,10084 ABSTARC Worledge Model which describs operators'cognitive process based on the decision-making during the accident sequences have been introduced.And using Ma's transition graph is used to calculate the human error probability.The mode can be valided through training with simulator of Nuclear Power Plant (NPP)and the meaningful guide for study of operators reliability. KEY WORDS cognitive model,Ma's transition graph,human nonresponse probability

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 状态 的错配转移率人的影 响 图 计算 表 明 ， 增 加 。 或减 少 不 会改 变 曲线 的形 状 ， 只 是 使 曲线 向变化 的增加或 减 少方 向移 动一个量 ， 而 且 它们 对非成 功概 率 的影 响不 大 状态 的错配转移率的影 响 图 助 延 长 的值表 明操作 员 的再 认 知过 程 增 长 ， 与基 本情 况 相 比 ， 方 案 有 一个 较大 的 “ 隧道效应 ” 的影 响 ， 而 当将人值增 加 时 ， 即 由 增 加 为 后 ， 这种 变 化表 明操作 员处 于 电 站 征 兆 加 快 传 递 的 条件 下 ， 有 利 于 操 作 员 对 错 配 的 再 认 知 而 从错 误 状 态 尽 快 转 移 出 来 因此 ， 电站征兆 的冗余性 对非成 功概 率有 重要 的影 响 利 用模拟 机培训 的结果 进 行 认 知模 型 的研究 ， 可 望 获得 人员 可 靠性 的定 量 结 果 ， 并且可 与 仪 模型 和 模 型结果进行 比较 参 考 文 献 王更力 认知心理学 北京 北京大学 出版社 ， 黄祥瑞著 可靠性工程 北京 清华大学 出版社 ， 叨 ， 一 肛 ， ， ， 石 ， ， 一 小 俪 。 ， 孤 们 · 功 助 韶 耐 ， ，