城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性探究

鄒燁

（重慶市軌道交通（集團）有限公司）

1 引言

針對不同的研究領域，脆弱性的定義存在較大的差異，其主要是指某一事物受到自身或外界因素干擾而導致的自身損壞程度或傾向于自身損害的程度。由于城市軌道交通運營的特殊性，某一節(jié)點或線路受到破壞會直接影響到整個網(wǎng)絡的運行狀態(tài)，而城市軌道交通運營網(wǎng)絡受影響程度即為城市軌道交通網(wǎng)絡的脆弱性。其中，由于安全事故、車輛狀態(tài)破壞、線路設施損壞等突發(fā)中斷運營事件是城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性的誘因，其發(fā)生的時間、地點、受損程度等均會對城市軌道交通網(wǎng)絡產(chǎn)生破壞。

城市軌道交通運營系統(tǒng)包含車輛及線路設施設備、通信系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等眾多子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間相互協(xié)作，共同實現(xiàn)城市軌道交通的正常運營。而突發(fā)中斷運營事件不僅破壞了城市軌道交通的連通性，同時也會造成客流的積壓，嚴重影響城市居民的正常出行。對于突發(fā)事件而言，不可預知性是其重要特征，工作人員無法實現(xiàn)對中斷運營事件的準確預估，例如自然災害、恐怖襲擊等突發(fā)事件，難以預判其影響的范圍及時間。另外，由于城市軌道交通運營系統(tǒng)是一個復雜多因素系統(tǒng)，任何一個子系統(tǒng)的破壞均可能產(chǎn)生連鎖反應，因此突發(fā)中斷運營事件也具有復雜性特征。此外，任何一個節(jié)點或者路線破壞，其影響程度會沿線路進行傳播，若在短時間內(nèi)無法恢復，極易造成整個交通運營網(wǎng)絡的癱瘓，因此，城市軌道交通突發(fā)事件不僅具有傳播性，同時也具備緊迫性，由此需要城市軌道交通運營公司制定高效的應急處置機制，以此來降低城市軌道交通脆弱性的影響程度。

2 城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性影響因素分析

2.1 城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性特征分析

城市軌道交通系統(tǒng)是作為一個復雜系統(tǒng)，受到人為因素、設施設備因素以及自然環(huán)境因素等影響較大，因此該系統(tǒng)的脆弱性是其固有屬性。其脆弱性特征主要包括系統(tǒng)性、動態(tài)性、多樣性。

①城市軌道交通子系統(tǒng)之間的相互協(xié)作是保障城市軌道交通正常運營的基礎，任何一個子系統(tǒng)的損壞均有可能導致系統(tǒng)的崩潰，因此不同子系統(tǒng)之間的關聯(lián)性較強。城市軌道交通運營公司在進行設施設備檢修過程中，要保證每一處設施設備的完好性，因此其具有較強的系統(tǒng)性。

②列車設施設備的磨損和消耗是隨著運營強度加強而增加的，若設施設備的損耗超過了臨界值，則會影響城市軌道交通的正常運營，因此該過程是動態(tài)的[1]。若遇中斷運營突發(fā)事件，城市軌道交通運營公司及時采取運行交路調(diào)整、增發(fā)列車等措施會降低城市軌道交通的脆弱性。另外，不同的時間段客流的變化也是動態(tài)的，例如一天之中，早晚高峰的客流量較大，而平峰期的客流量相對較少，若在客流高峰期發(fā)生運營中斷事件，則會產(chǎn)生大量乘客滯留、車站及車廂內(nèi)擁擠等現(xiàn)象，產(chǎn)生影響也會較大，脆弱性則較高。而在平峰期發(fā)生中斷運營事件則產(chǎn)生的影響也就相對較小，相對于高峰期而言脆弱性較低。因此，城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性是動態(tài)變化的。

③由于城市軌道交通中斷運營事件具有多種類型，不同類型的運營中斷事件恢復時間、影響范圍及程度等均有差異，也就使得城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性具有多樣性。若中斷運營事件的影響程度較低，例如列車車門故障等，在此情況下城市軌道交通的脆弱性較弱；而像自然災害、重大疫情傳播影響等，則會導致城市軌道交通的脆弱性增大。

2.2 城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性影響因素分析

城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性不僅受到網(wǎng)絡結(jié)構的影響，同時也受城市軌道交通客流量、中斷運營事件類型以及應急處置措施等方面的影響。

1）城市軌道交通網(wǎng)絡結(jié)構

城市軌道交通網(wǎng)絡結(jié)構不僅表現(xiàn)出城市軌道交通的分布特征，同時也反映了站點之間的銜接關系、不同線路之間的換乘特征以及乘客的出行路徑等，因此其網(wǎng)絡結(jié)構是影響城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性的基本因素。在城市軌道交通規(guī)劃設計階段，應充分優(yōu)化網(wǎng)絡結(jié)構以降低城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性[2]。在既有城市軌道交通線路的前提下，應通過合理布設其他公共交通站點及路線的方式以減小城市軌道交通中斷運營對整個城市交通系統(tǒng)的影響。

2）城市軌道交通客流量

城市軌道交通客流量是判斷城市軌道交通脆弱性的重要指標。其一是客流量直接反映了城市軌道交通在整個城市交通系統(tǒng)中的作用，若在客流量較大時段發(fā)生中斷運營事件，其影響的人數(shù)較多，影響范圍較廣，則城市軌道交通的脆弱性也就較高，相反，若城市軌道交通的客流量較小，中斷運營也不會造成較大影響；其二是隨著客流量的增加，對于城市軌道交通設施設備的損壞和消耗程度會加劇，設施設備發(fā)生故障的概率從而大幅增加，更容易造成中斷運營事件的發(fā)生。

3）中斷運營事件類型

諸多突發(fā)事件均會造成城市軌道交通的運營中斷，其中國家根據(jù)人員傷亡及經(jīng)濟損失將生產(chǎn)安全事故分為了四個大類，在城市軌道交通運營系統(tǒng)中，不僅安全生產(chǎn)事故會造成運營中斷，另外設施設備故障、外界因素等均會造成一定的影響[3]。不同類型的突發(fā)事件對城市軌道交通運營的影響也有較大差異，例如車輛故障、通信故障等會造成運營延誤，一般情況不會造成較大范圍的嚴重晚點，城市軌道交通運營公司通過調(diào)整運行交路、增發(fā)列車均可降低其影響。但是對于自然災害、恐怖襲擊等則會造成運營中斷數(shù)天，影響范圍較大，其脆弱性也相對較高。

4）應急處置措施

城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性是不可避免的，但制備完善的應急處置機制，則會大幅降低突發(fā)事件對運營的影響。首先在設備設施方面，應定期進行檢修，對于運行時間過長的列車或線路設備，應縮短檢修周期，盡量避免在運營過程中發(fā)生故障。另外，加強對現(xiàn)場工作人員應急處置能力培訓，通過應急演練的方式不斷提高工作人員的心理素質(zhì)和業(yè)務技能，不斷降低城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性。

3 城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性分析框架探究

城市軌道交通主要用于滿足乘客的出行需求，但整個運營網(wǎng)絡卻是乘客出行的基礎，因此本文從網(wǎng)絡運營拓撲結(jié)構和乘客出行服務能力兩個方面進行探究運營線路受阻或站點無法通過對整個城市軌道交通運營網(wǎng)絡的影響程度。對于整個運營網(wǎng)絡而言，其脆弱性主要體現(xiàn)在城市軌道交通的通達性和網(wǎng)絡運輸效率。從乘客出行服務能力角度分析，其脆弱性主要表現(xiàn)為客流量的損失和乘客出行時間的損失。城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性分析框架如圖1所示。

1）城市軌道交通運營路網(wǎng)脆弱性

圖1 城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性分析框架

從城市軌道交通運營網(wǎng)絡拓撲結(jié)構角度出發(fā)，運營網(wǎng)絡中某個節(jié)點（站點）或者線路（區(qū)間）受阻，會導致整個城市軌道交通網(wǎng)絡拓撲結(jié)構的改變，其中最為顯著的即為運營網(wǎng)絡的通達性降低，整條線路的運營會因此停滯，使得乘客的出行受阻[4]。另外，站點之間的客流運輸頻率會大幅降低，從而導致了運輸效率的降低，造成乘客的滯留。若發(fā)生在高峰時段，大范圍乘客滯留會對整個城市的交通運輸造成重大影響。

2）城市軌道交通運營服務脆弱性

一旦遇到運營中斷，客流必然受阻，因此選擇城市軌道交通出行的客流量會出現(xiàn)一定程度的客流轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)而選擇其他交通工具，尤其是對于出行時間較為緊迫的乘客，一般不會等待運營的恢復。對于選擇城市軌道交通出行的乘客，即使是短時間的運營中斷，仍然會造成乘客出行時間的延長，從而會降低城市軌道交通的服務質(zhì)量。若中斷運營時間較長，不僅會造成大量的客流流失，而且還會使得乘客的出行時間損失嚴重。

4 結(jié)語

在闡述城市軌道交通脆弱性的基礎上，從城市軌道交通的系統(tǒng)性、動態(tài)性、多樣性等方面分析了城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性的特征，并分析了城市軌道交通網(wǎng)絡結(jié)構、城市軌道交通客流量、中斷運營事件類型以及應急處置措施四個方面對城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性的影響，從城市軌道交通運營路網(wǎng)脆弱性和城市軌道交通運營服務脆弱性探究了城市軌道交通網(wǎng)絡脆弱性分析框架，從而為降低城市軌道交通脆弱性、提高城市軌道交通的可靠性提供了途徑和依據(jù)。