基于可拓學(xué)的城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性評價

1、    基于可拓學(xué)的城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性評價    盧迪 金子諾 羅征 段曉紅摘  要：為評價城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性水平，基于可拓學(xué)建立突發(fā)公共衛(wèi)生事件下系統(tǒng)脆弱性評價的物元模型，從人、機、環(huán)、管這4個層面選取系統(tǒng)脆弱性的綜合評價指標，利用matlab實現(xiàn)可拓物元評價，得出城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性的評價結(jié)果。案例驗證結(jié)果表明該評價模型全面、合理并具有實用價值，為解決突發(fā)公共衛(wèi)生事件下城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性評價中的諸多不確定性問題提供了一個可靠的方法。關(guān)鍵詞：城市軌道交通  突發(fā)事件  脆弱性  可拓綜合評價：g64

2、                             ：a：1672-3791（2021）03（c）-0097-04vulnerability assessment of urban rail transit system based on extenicslu di  jin zinuo  luo zheng  duan xiaohong（school of economics and management，

3、north china university of technology， beijing， 100144  china）abstract： in order to assess the vulnerability level of urban rail transit system， a matter-element model of system vulnerability assessment under public health emergencies was built based on extenics. the comprehensive assessment ind

4、ex of system vulnerability was selected from the four aspects of human， machine， environment and management. the extension matter-element assessment was realized by using matlab， and the vulnerability assessment results of urban rail transit system were obtained. the case verification results show t

5、hat the assessment model is comprehensive， reasonable and has practical value， which provides a reliable method to solve many uncertainties in the vulnerability assessment of urban rail transit system under public health emergencies.key words： urban rail transit; emergency; vulnerability; extension

6、comprehensive assessment地鐵為封閉空間，空氣流通性較差，加之日常承載客流量大，成為了突發(fā)公共衛(wèi)生事件發(fā)生和蔓延的重要途徑。分析和評估地鐵系統(tǒng)的脆弱性，能夠有效識別系統(tǒng)自身存在的薄弱環(huán)節(jié)，并為合理制定抵御措施提供依據(jù)。該文提出了突發(fā)公共衛(wèi)生事件下地鐵系統(tǒng)脆弱性的4個層面7項指標，并應(yīng)用可拓學(xué)中的物元分析理論建立脆弱性評價的物元模型，結(jié)合實例對模型進行驗證，最終得出符合突發(fā)公共衛(wèi)生事件下地鐵系統(tǒng)脆弱性水平的實際結(jié)論。1  脆弱性評價指標體系構(gòu)建1.1 脆弱性的內(nèi)涵脆弱性研究開始于環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域1。現(xiàn)如今，脆弱性已經(jīng)遍及生態(tài)學(xué)和災(zāi)害學(xué)等自然科學(xué)領(lǐng)域。在交通領(lǐng)域，脆弱性

7、也受到了眾多學(xué)者的關(guān)注2。在突發(fā)公共衛(wèi)生事件下，軌道交通脆弱性是該系統(tǒng)在面對擾動時的敏感性以及缺乏應(yīng)對能力從而導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能發(fā)生改變的特性。擾動與系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用驅(qū)動軌道交通脆弱性放大或縮小。系統(tǒng)內(nèi)部眾多組成元素的差異使其在面對突發(fā)公共衛(wèi)生事件時所受影響程度有所不同，進而導(dǎo)致不同系統(tǒng)之間的脆弱性存在差異。1.2 脆弱性評價指標體系1.2.1 評價指標選取將系統(tǒng)脆弱性分成人員脆弱性、機器設(shè)備脆弱性、環(huán)鏡脆弱性和管理脆弱性4個一級指標，在一級指標下選取反映系統(tǒng)脆弱性的二級指標，構(gòu)建評價指標體系圖（見圖1）。1.2.2 指標量化分析（1）所處線路日客流量。日客流量是指在一天時間內(nèi)，乘坐某一地鐵路

8、線的總?cè)藬?shù)。地鐵的日客流量越大，脆弱性也就越大。日客流量來源于地鐵運營部門統(tǒng)計數(shù)據(jù)。（2）乘客安全防護水平。規(guī)范佩戴醫(yī)用口罩可以有效減少病毒的傳播，阻斷細菌的傳播和產(chǎn)生3。將安全防護程度分為規(guī)范佩戴醫(yī)用口罩、不規(guī)范佩戴醫(yī)用口罩、佩戴普通口罩和不佩戴口罩這4種情況。記錄一段時間內(nèi)乘客所佩戴口罩的種類以及佩戴規(guī)范情況，以此來反映乘客自我安全防護水平。（3）宣傳教育度。突發(fā)事件防控宣傳力度間接影響軌道交通系統(tǒng)脆弱性，宣傳力度越大，軌道交通脆弱性就越小。以被評價站點可見的宣傳材料投入數(shù)量來反映其脆弱性水平。（4）物資準備水平。在公共衛(wèi)生事件下，物資主要是指醫(yī)療物資和防控設(shè)備。醫(yī)用口罩、體溫監(jiān)測儀器和消

9、毒噴霧等按需備齊，消毒人員需要提前儲備至少兩周的個人防護物品和面對突發(fā)公共衛(wèi)生事件時緊急處理用物資4。物資準備水平與軌道交通脆弱性負相關(guān)。采用實地調(diào)查法，通過統(tǒng)計待評價站點的物資儲備情況來量化這一指標。（5）消毒水平。在突發(fā)公共衛(wèi)生事件下，軌道交通工作人員按照規(guī)范實施清潔消毒，采用含鹽類的消毒藥劑進行噴霧或擦拭，均可以達到消毒的效果和要求5。通過實地調(diào)研，選取待評價站點每天消毒的次數(shù)來反映該站點的消毒水平。此指標與脆弱性成負相關(guān)關(guān)系。（6）行車間隔。行車間隔是指兩列同行程載客列車的間隔時間。行車的時間間隔實質(zhì)就是確定運營生產(chǎn)的“產(chǎn)量”6。根據(jù)客流預(yù)測情況，對地鐵行車間隔進行調(diào)整，考慮地鐵運行的

10、組織水平，同時兼顧乘客的需要，根據(jù)供需兩方面來適當調(diào)整時間間隔7。這一指標與軌道交通脆弱性成正相關(guān)關(guān)系。通過查閱資料獲取相關(guān)數(shù)據(jù)并計算待評價站點的所有地鐵路線行車間隔平均值，由此度量行車間隔。2  城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性評價模型構(gòu)建選取可拓綜合評價法，對突發(fā)公共衛(wèi)生事件下城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性進行評價?？赏鼐C合評價模型構(gòu)建的一般步驟為確定經(jīng)典域和節(jié)域、確定待評價物元、確定評價因子的權(quán)重、確定關(guān)聯(lián)度、確定待評價物元的評價等級。物元是由事物名稱n、特征c、量值v組成的三元有序組，可以表示為。當一個事物具有多個特征為，其對應(yīng)量值為時，可產(chǎn)生n維物元。2.1 確定經(jīng)典域和節(jié)域設(shè)有m個脆弱性評

11、價標準，用來表示評價標準中各評價因子量值的范圍，則城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性評價經(jīng)典域r0表示為：（1）式（1）中，表示第i級脆弱性評價標準，表示第i個脆弱性評價因子，則表示第j級評價關(guān)于評價因子的值域。節(jié)域表示為：（2）式（2）中，p表示脆弱性評價標準，表示評價標準關(guān)于評價因子的值域。2.2 確定待評價物元對待評價的城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性水平，將檢測到的數(shù)據(jù)或者分析的結(jié)果用物元表示為：（3）式（3）中，vn表示評價因子的實測值。2.3 確定評價因子的權(quán)重在衡量選取的影響城市軌道公共交通系統(tǒng)脆弱性的指標要素時，認為每個指標要素對脆弱性的貢獻是一樣的，故默認各評價因子權(quán)重一致。2.4 確定關(guān)聯(lián)度關(guān)聯(lián)

12、度表示為：（4）式（4）中，表示脆弱性各評價因子關(guān)于評價標準j的關(guān)聯(lián)度。2.5 確定待評價物元的評價等級實地考察后，將所選指標分成5個等間隔區(qū)間段，其中每個區(qū)間段對應(yīng)一個等級，即等級一至等級五，且規(guī)定系統(tǒng)脆弱性隨著等級數(shù)的升高而升高。所選指標具體等級確定見表1。3  城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性評價實例分析以北京地鐵w站、n站和g站為例，通過實地考察、數(shù)據(jù)資料查詢、專業(yè)人員訪談咨詢后，取得指標數(shù)值，見表2。由kj0（r0）=maxkj（p）得，北京地鐵w站和g站處于等級五，故這兩處地鐵站脆弱性水平相對偏高;而n站處于等級一，故該地鐵站脆弱性水平相對較低。3個地鐵站橫向?qū)Ρ?，脆弱性水平由高?/p>

13、底排序為：g站>w站>n站，所得出的評價結(jié)果與目前實際情況相符合，證明了此評價體系和模型能夠較為真實可靠地反映出城市軌道交通脆弱性水平，進而使系統(tǒng)在實際監(jiān)管運營層面中完善其欠缺的方面，從而更好地應(yīng)對突發(fā)事件。北京地鐵w站、g站、n站的脆弱性水平綜合評價表見表3至表5。4  結(jié)語通過對影響系統(tǒng)脆弱性的典型指標的數(shù)據(jù)獲取和量化，利用可拓綜合評價對軌道交通脆弱性進行分析，基于matlab軟件構(gòu)建評價模型，通過考察案例實證分析，真實反映不同站點的脆弱性水平。研究為其他軌道交通系統(tǒng)脆弱性評價提供了新的思路，為系統(tǒng)面對突發(fā)公共衛(wèi)生事件的應(yīng)急措施和有效管理提供了科學(xué)的參考建議。參考文獻1 許葭，宋守信，翟懷遠，等.基于脆弱性的地鐵網(wǎng)絡(luò)事故蔓延模型構(gòu)建研究j.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2017，13（3）：96-101.2 萬丹，郭倩，鄧良凱，等.城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性對比研究j.城市軌道交通研究，2021，24（1）：60-64.3 林清，黃韻芝，孫桂萍.新型冠狀病毒肺炎疫情中一次性使用醫(yī)用口罩重復(fù)使用及消毒方法的可行性探討j.護理管理雜志，2020，20（4）：280-284.4 王鈺淼，盧鋼.疫情期間城市軌道交通設(shè)備防疫措施思考j.內(nèi)蒙古科技