城市轨道交通网络脆弱性探究

邹烨

（重庆市轨道交通（集团）有限公司）

1 引言

针对不同的研究领域，脆弱性的定义存在较大的差异，其主要是指某一事物受到自身或外界因素干扰而导致的自身损坏程度或倾向于自身损害的程度。由于城市轨道交通运营的特殊性，某一节点或线路受到破坏会直接影响到整个网络的运行状态，而城市轨道交通运营网络受影响程度即为城市轨道交通网络的脆弱性。其中，由于安全事故、车辆状态破坏、线路设施损坏等突发中断运营事件是城市轨道交通网络脆弱性的诱因，其发生的时间、地点、受损程度等均会对城市轨道交通网络产生破坏。

城市轨道交通运营系统包含车辆及线路设施设备、通信系统、电力系统等众多子系统，各子系统之间相互协作，共同实现城市轨道交通的正常运营。而突发中断运营事件不仅破坏了城市轨道交通的连通性，同时也会造成客流的积压，严重影响城市居民的正常出行。对于突发事件而言，不可预知性是其重要特征，工作人员无法实现对中断运营事件的准确预估，例如自然灾害、恐怖袭击等突发事件，难以预判其影响的范围及时间。另外，由于城市轨道交通运营系统是一个复杂多因素系统，任何一个子系统的破坏均可能产生连锁反应，因此突发中断运营事件也具有复杂性特征。此外，任何一个节点或者路线破坏，其影响程度会沿线路进行传播，若在短时间内无法恢复，极易造成整个交通运营网络的瘫痪，因此，城市轨道交通突发事件不仅具有传播性，同时也具备紧迫性，由此需要城市轨道交通运营公司制定高效的应急处置机制，以此来降低城市轨道交通脆弱性的影响程度。

2 城市轨道交通网络脆弱性影响因素分析

2.1 城市轨道交通网络脆弱性特征分析

城市轨道交通系统是作为一个复杂系统，受到人为因素、设施设备因素以及自然环境因素等影响较大，因此该系统的脆弱性是其固有属性。其脆弱性特征主要包括系统性、动态性、多样性。

①城市轨道交通子系统之间的相互协作是保障城市轨道交通正常运营的基础，任何一个子系统的损坏均有可能导致系统的崩溃，因此不同子系统之间的关联性较强。城市轨道交通运营公司在进行设施设备检修过程中，要保证每一处设施设备的完好性，因此其具有较强的系统性。

②列车设施设备的磨损和消耗是随着运营强度加强而增加的，若设施设备的损耗超过了临界值，则会影响城市轨道交通的正常运营，因此该过程是动态的[1]。若遇中断运营突发事件，城市轨道交通运营公司及时采取运行交路调整、增发列车等措施会降低城市轨道交通的脆弱性。另外，不同的时间段客流的变化也是动态的，例如一天之中，早晚高峰的客流量较大，而平峰期的客流量相对较少，若在客流高峰期发生运营中断事件，则会产生大量乘客滞留、车站及车厢内拥挤等现象，产生影响也会较大，脆弱性则较高。而在平峰期发生中断运营事件则产生的影响也就相对较小，相对于高峰期而言脆弱性较低。因此，城市轨道交通网络脆弱性是动态变化的。

③由于城市轨道交通中断运营事件具有多种类型，不同类型的运营中断事件恢复时间、影响范围及程度等均有差异，也就使得城市轨道交通网络脆弱性具有多样性。若中断运营事件的影响程度较低，例如列车车门故障等，在此情况下城市轨道交通的脆弱性较弱；而像自然灾害、重大疫情传播影响等，则会导致城市轨道交通的脆弱性增大。

2.2 城市轨道交通网络脆弱性影响因素分析

城市轨道交通网络脆弱性不仅受到网络结构的影响，同时也受城市轨道交通客流量、中断运营事件类型以及应急处置措施等方面的影响。

1）城市轨道交通网络结构

城市轨道交通网络结构不仅表现出城市轨道交通的分布特征，同时也反映了站点之间的衔接关系、不同线路之间的换乘特征以及乘客的出行路径等，因此其网络结构是影响城市轨道交通网络脆弱性的基本因素。在城市轨道交通规划设计阶段，应充分优化网络结构以降低城市轨道交通网络脆弱性[2]。在既有城市轨道交通线路的前提下，应通过合理布设其他公共交通站点及路线的方式以减小城市轨道交通中断运营对整个城市交通系统的影响。

2）城市轨道交通客流量

城市轨道交通客流量是判断城市轨道交通脆弱性的重要指标。其一是客流量直接反映了城市轨道交通在整个城市交通系统中的作用，若在客流量较大时段发生中断运营事件，其影响的人数较多，影响范围较广，则城市轨道交通的脆弱性也就较高，相反，若城市轨道交通的客流量较小，中断运营也不会造成较大影响；其二是随着客流量的增加，对于城市轨道交通设施设备的损坏和消耗程度会加剧，设施设备发生故障的概率从而大幅增加，更容易造成中断运营事件的发生。

3）中断运营事件类型

诸多突发事件均会造成城市轨道交通的运营中断，其中国家根据人员伤亡及经济损失将生产安全事故分为了四个大类，在城市轨道交通运营系统中，不仅安全生产事故会造成运营中断，另外设施设备故障、外界因素等均会造成一定的影响[3]。不同类型的突发事件对城市轨道交通运营的影响也有较大差异，例如车辆故障、通信故障等会造成运营延误，一般情况不会造成较大范围的严重晚点，城市轨道交通运营公司通过调整运行交路、增发列车均可降低其影响。但是对于自然灾害、恐怖袭击等则会造成运营中断数天，影响范围较大，其脆弱性也相对较高。

4）应急处置措施

城市轨道交通网络脆弱性是不可避免的，但制备完善的应急处置机制，则会大幅降低突发事件对运营的影响。首先在设备设施方面，应定期进行检修，对于运行时间过长的列车或线路设备，应缩短检修周期，尽量避免在运营过程中发生故障。另外，加强对现场工作人员应急处置能力培训，通过应急演练的方式不断提高工作人员的心理素质和业务技能，不断降低城市轨道交通网络脆弱性。

3 城市轨道交通网络脆弱性分析框架探究

城市轨道交通主要用于满足乘客的出行需求，但整个运营网络却是乘客出行的基础，因此本文从网络运营拓扑结构和乘客出行服务能力两个方面进行探究运营线路受阻或站点无法通过对整个城市轨道交通运营网络的影响程度。对于整个运营网络而言，其脆弱性主要体现在城市轨道交通的通达性和网络运输效率。从乘客出行服务能力角度分析，其脆弱性主要表现为客流量的损失和乘客出行时间的损失。城市轨道交通网络脆弱性分析框架如图1所示。

1）城市轨道交通运营路网脆弱性

图1 城市轨道交通网络脆弱性分析框架

从城市轨道交通运营网络拓扑结构角度出发，运营网络中某个节点（站点）或者线路（区间）受阻，会导致整个城市轨道交通网络拓扑结构的改变，其中最为显著的即为运营网络的通达性降低，整条线路的运营会因此停滞，使得乘客的出行受阻[4]。另外，站点之间的客流运输频率会大幅降低，从而导致了运输效率的降低，造成乘客的滞留。若发生在高峰时段，大范围乘客滞留会对整个城市的交通运输造成重大影响。

2）城市轨道交通运营服务脆弱性

一旦遇到运营中断，客流必然受阻，因此选择城市轨道交通出行的客流量会出现一定程度的客流转移，转而选择其他交通工具，尤其是对于出行时间较为紧迫的乘客，一般不会等待运营的恢复。对于选择城市轨道交通出行的乘客，即使是短时间的运营中断，仍然会造成乘客出行时间的延长，从而会降低城市轨道交通的服务质量。若中断运营时间较长，不仅会造成大量的客流流失，而且还会使得乘客的出行时间损失严重。

4 结语

在阐述城市轨道交通脆弱性的基础上，从城市轨道交通的系统性、动态性、多样性等方面分析了城市轨道交通网络脆弱性的特征，并分析了城市轨道交通网络结构、城市轨道交通客流量、中断运营事件类型以及应急处置措施四个方面对城市轨道交通网络脆弱性的影响，从城市轨道交通运营路网脆弱性和城市轨道交通运营服务脆弱性探究了城市轨道交通网络脆弱性分析框架，从而为降低城市轨道交通脆弱性、提高城市轨道交通的可靠性提供了途径和依据。