城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性研究.pdf

1、隨著我國(guó)城市軌道交通的迅猛發(fā)展，目前城市軌道交通投入運(yùn)營(yíng)的城市不斷增多，線網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，客流量不斷攀升。軌道交通作為城市公共運(yùn)輸系統(tǒng)的主動(dòng)脈，其高效、準(zhǔn)時(shí)、運(yùn)量大等特點(diǎn)吸引了大量的乘客短時(shí)間聚集于一個(gè)封閉狹窄的空間內(nèi)。如果發(fā)生事故，由于通風(fēng)不便、逃生不便、救援不便，很可能造成交通阻滯與群體傷亡。因此，利用合理的模型與方法來(lái)分析、評(píng)價(jià)并控制城市軌道交通系統(tǒng)的脆弱性十分緊迫。
　　本研究以安全科學(xué)、系統(tǒng)理論、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論等為基礎(chǔ)，對(duì)

2、城市軌道交通系統(tǒng)的脆弱性問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，分析了導(dǎo)致城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性的主要影響因素，并從組元脆弱性、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)脆弱性與社會(huì)功能脆弱性三個(gè)方面構(gòu)建了城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性評(píng)估方法，并對(duì)北京城市軌道交通系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)例分析，為城市軌道交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理提供新的視角和理論依據(jù)。本研究的主要工作如下:
　　(1)界定了城市軌道交通系統(tǒng)的脆弱性的內(nèi)涵與分析框架
　　根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外脆弱性理論的研究狀況，對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)的脆弱性的

3、相關(guān)研究進(jìn)行了認(rèn)真的梳理與分析，對(duì)脆弱性的概念與內(nèi)涵進(jìn)行了總結(jié)歸納，討論了可靠性、脆性等相關(guān)概念與脆弱性概念的區(qū)別與聯(lián)系。在此基礎(chǔ)上，界定了城市軌道交通系統(tǒng)的概念，分析了城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性的內(nèi)部維度與外在表現(xiàn)，并構(gòu)建城市軌道交通系統(tǒng)的脆弱性的分析框架，將城市軌道交交通系統(tǒng)脆弱性分為組元脆弱性、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)脆弱性與社會(huì)功能脆弱性三個(gè)組成部分。
　　(2)分析了城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性的主要影響因素并構(gòu)建辨識(shí)模型
　　由于城市軌道

4、交通系統(tǒng)脆弱性具有隱匿性，在深入分析國(guó)內(nèi)外的城市軌道交通系統(tǒng)典型事故的基礎(chǔ)上，確定城市軌道交通系統(tǒng)的脆弱性影響因素;整合DEMATEL、ISM與ANP三種復(fù)雜系統(tǒng)方法，彌補(bǔ)彼此的缺點(diǎn)，構(gòu)建集成三種系統(tǒng)分析方法的DEMATEL-ISM-ANP脆弱性辨識(shí)模型，使用DEMATEL-ISM-ANP方法構(gòu)建城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性辨識(shí)模型，整合脆弱性因素的特征與脆弱性因素間的相互影響方向與強(qiáng)度大小，因素的層級(jí)結(jié)構(gòu)，以及因素的相對(duì)重要性，確定城市軌道

5、交通系統(tǒng)脆弱性的遞階、層次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型;根據(jù)遞階層次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型的分析結(jié)果，將城市軌道交通系統(tǒng)的脆弱性因素分成驅(qū)動(dòng)、鏈接、依賴(lài)、獨(dú)立四類(lèi)脆弱性因素。通過(guò)研究結(jié)果表明，該模型切實(shí)可行。
　　(3)構(gòu)建了城市軌道交通系統(tǒng)的組元脆弱性評(píng)價(jià)模型
　　根據(jù)對(duì)影響城市軌道交通系統(tǒng)脆弱性的影響因素與事故致因理論，將城市軌道系統(tǒng)的組成元素劃分為人、機(jī)、環(huán)三個(gè)方面;在深入分析城市軌道交通系統(tǒng)組成元素的基礎(chǔ)上，構(gòu)建城市軌道交通系統(tǒng)組元脆弱性指標(biāo)

6、體系;通過(guò)集成網(wǎng)絡(luò)層次分析法、決策與試驗(yàn)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室分析法、模糊理論與物元分析法構(gòu)建DEMATEL-ANP-Fuzzy Matter Element組元脆弱性綜合評(píng)估模型。利用建立的組元脆弱性評(píng)價(jià)模型對(duì)北京地鐵的典型車(chē)站狀進(jìn)行組元脆弱性評(píng)估，評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況相符，該模型能夠有效評(píng)價(jià)城市軌道交通系統(tǒng)的組元脆弱性。對(duì)于提高城市軌道交通系統(tǒng)的安全水平具有重要的意義。
　　(4)構(gòu)建了城市軌道交通系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)價(jià)模型
　　在

7、構(gòu)建城市軌道交通系統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上，選擇結(jié)構(gòu)熵、網(wǎng)絡(luò)效率、最大連通子圖的相對(duì)大小來(lái)分析城市軌道交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)脆弱性。通過(guò)實(shí)例仿真研究了北京地鐵網(wǎng)絡(luò)的基本網(wǎng)絡(luò)特性，以及在隨機(jī)攻擊與蓄意攻擊情況下，城市軌道交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)脆弱性指標(biāo)的變動(dòng)情況。研究表明，當(dāng)進(jìn)行最高介數(shù)攻擊與最高節(jié)點(diǎn)度攻擊時(shí)。北京軌道交通系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的抗攻擊性較差，脆弱性較高;而在隨機(jī)性攻擊的情況下，網(wǎng)絡(luò)的魯棒性較強(qiáng)，脆弱性較低。這說(shuō)明城市軌道交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的車(chē)站在整

8、個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的重要性相差較大，不同的車(chē)站故障造成的影響不同。
　　(5)構(gòu)建了城市軌道交通系統(tǒng)的社會(huì)功能脆弱性評(píng)價(jià)模型
　　在城市交通系統(tǒng)時(shí)間網(wǎng)絡(luò)模型與運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上，建立城市軌道交通系統(tǒng)車(chē)站社會(huì)功能脆弱性指標(biāo)體系，建構(gòu)基于VIKOR方法的城市軌道交通系統(tǒng)車(chē)站脆弱性評(píng)價(jià)模型;在車(chē)站社會(huì)功能脆弱性評(píng)價(jià)模型的基礎(chǔ)上，選取拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)效率脆弱性、時(shí)間效率脆弱性與運(yùn)輸效率脆弱性三個(gè)指標(biāo)衡量整個(gè)城市軌道交通系統(tǒng)的社會(huì)功能脆弱性。通過(guò)實(shí)例