城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的脆弱性分析論文

　　【摘要】本文以降低城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統運行過(guò)程中的事故發(fā)生率為目的，本著(zhù)盡量避免事故造成經(jīng)濟損失，減少給社會(huì )帶來(lái)負面影響的的原則，對城市鐵路運行的脆弱性進(jìn)行探討。以真實(shí)的事故案例的統計分析和對城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的運行特點(diǎn)分析，歸結地鐵網(wǎng)絡(luò )運行的脆弱性為三大類(lèi)，即物理、結構以及社會(huì )功能的脆弱性，來(lái)明確城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統運行脆弱性在事故發(fā)生中的地位，并為城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統在運行時(shí)的自系統故障、抵抗外界干擾能力中的缺陷等重新定義。借鑒以往的真實(shí)事例，我們不難分析出運行脆弱性的發(fā)生過(guò)程，旨在為提出降低城市地鐵運行脆弱性的優(yōu)良方案提供參考和導向。

　　相關(guān)調查顯示，城市地鐵網(wǎng)絡(luò )運行脆弱性對地鐵事故的發(fā)生和最終造成的損失狀況有直接的影響，物理和社會(huì )脆弱性在地鐵事故中主要在事故發(fā)生的初始階段產(chǎn)生較大影響，結構脆弱性主要會(huì )導致事故的蔓延擴大，社會(huì )功能的脆弱性即決定著(zhù)事故最終造成的損失情況。所以，從城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的結構、網(wǎng)絡(luò )和社會(huì )功能三個(gè)方面入手，積極探討解決相關(guān)方面問(wèn)題的最優(yōu)方案，從而使得城市地鐵網(wǎng)絡(luò )運行的脆弱性能夠有效降低。

　　【關(guān)鍵詞】城市地鐵網(wǎng)絡(luò )；系統運行；脆弱性分析

　　1前言

　　我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程也隨之加快，城市地鐵的發(fā)展也日漸普及，地鐵已經(jīng)成為眾多城市的交通系統的最關(guān)鍵環(huán)節，有著(zhù)不可替代的交通地位，為城市中人們的出行帶來(lái)極大的便利，可謂是城市交通的生命線(xiàn)。中國城市鐵路正走進(jìn)網(wǎng)絡(luò )化地鐵時(shí)代，城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的發(fā)展趨勢必然有單線(xiàn)向多線(xiàn)發(fā)展，其管理系統的建設也必然隨之而變得豐富和分工明確。城市地鐵的多元化復雜化發(fā)展也難免的帶來(lái)更多的問(wèn)題，如城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統中的設備故障，人為失誤以及由于社會(huì )因素而導致的抵御系統內外部干擾能力的不足，更重要的是，目前的城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統不穩定性較高，在時(shí)有發(fā)生的事故中往往會(huì )造成重大的社會(huì )經(jīng)濟損失，帶來(lái)較大的負面影響。城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的安全穩定性在保障系統運行中的順暢和安全有重要意義，更對促進(jìn)社會(huì )的和諧穩定有重要作用。所以努力提高城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的抗干擾能力，綜合探討城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的脆弱性，最大限度的避免地鐵運行事故的發(fā)生及其帶來(lái)的損失刻不容緩。

　　如今國內外對于城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的研究主要集中在技術(shù)問(wèn)題、社會(huì )影響以及自然災害等方面，緊緊圍繞可靠性和安全性來(lái)展開(kāi)，而對于城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的脆弱性方面的研究則相對缺失。城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的的脆弱性研究主要從道路路網(wǎng)和公交網(wǎng)絡(luò )系統的脆弱性分析上借鑒參考，沒(méi)有自己獨立有效的分析系統。當前的探討主要偏向城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的結構問(wèn)題�？偟膩�(lái)講，現在的對于城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的脆弱性分析對于社會(huì )干擾因素的關(guān)注度還不夠，對于整個(gè)系統的綜合評價(jià)也不夠具體，在研究的過(guò)程中往往因為不合理的方案和分工使得城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的設備、線(xiàn)路和工作人員以及乘客相互分割。本文將在傳統的以系統故障和網(wǎng)絡(luò )結構的研究基礎上，結合城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的運行特點(diǎn)和社會(huì )影響，系統的探究城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的運行脆弱性問(wèn)題。力求取得良好的成效，保證系統運行的安全穩定性。

　　2城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的運行特點(diǎn)

　　2.1單線(xiàn)向多線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)的方式轉變

　　城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的發(fā)展，主要是因為單線(xiàn)獨立運營(yíng)向多線(xiàn)的交匯發(fā)散而有了質(zhì)的跨越。單一的線(xiàn)路運行比較容易管理和保證列車(chē)的行車(chē)安全，不會(huì )產(chǎn)生線(xiàn)路之間相互影響的情況。而多元化發(fā)展后的城市地鐵，逐漸加大了線(xiàn)路、站點(diǎn)之間的復雜程度，擴大了局部問(wèn)題對于整個(gè)系統的干擾，也使得更多的不同地區運力和運量的矛盾被放大，而給城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統帶來(lái)更打的影響。并且線(xiàn)路之間的統一協(xié)調問(wèn)題也更加突出，增大了我們對其組織和處理的難度系數。如此一來(lái)，復雜程度的加大不可避免的導致小事故引發(fā)大問(wèn)題的風(fēng)險增加，處理好細節問(wèn)題，規避城市受到大的影響已然成為我們的工作中心。

　　2.2城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的高復雜度

　　城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統之所以稱(chēng)為系統，必然具有一定的綜合性和復雜性。我們可以這樣的解讀該系統，軌跡線(xiàn)路是邊，車(chē)站為點(diǎn)，縱橫交錯的鐵路運行線(xiàn)構成了這樣一個(gè)大網(wǎng)絡(luò )。城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統長(cháng)期經(jīng)受著(zhù)許多不可預知的內外部干擾因素，有時(shí)會(huì )出現設備運轉不正常的情況，并影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統的可靠性。自然災害、人為破壞、工作人員的操作不當等眾多內外干擾因素，會(huì )使得線(xiàn)網(wǎng)及客流的負擔加重，線(xiàn)網(wǎng)功能超載甚至損壞而導致運行效率降低，導致整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的運行安全性受到影響。并且城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統在事故發(fā)生后的復雜程度也非常之高，不僅因為線(xiàn)網(wǎng)供給能力被破壞而缺失，更因為涉及到大量的人民群眾，所以，對于社會(huì )的復雜性給予高度重視非常必要。

　　2.3城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的脆弱點(diǎn)和脆弱域

　　整個(gè)系統的復雜性不言而喻，那么其脆弱性的關(guān)鍵體現，就在城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的脆弱點(diǎn)和脆弱域上，其存在也是系統不能正常運行的根本原因。當這些脆弱點(diǎn)和脆弱域受到自技術(shù)和社會(huì )自然的干擾時(shí)就會(huì )出現功能受到損害而缺失甚至系統癱瘓的狀況。研究表明，城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的運行脆弱性主要存在于各單元的傳輸載體上以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò )結構的組成上。在此我們從網(wǎng)絡(luò )失效后果和概率方面來(lái)進(jìn)行解析，某些部分失效產(chǎn)生的影響就會(huì )增加網(wǎng)絡(luò )整體的脆弱性，這些容易失效，并且失效后果會(huì )導致網(wǎng)絡(luò )運行能力下降的部分即為脆弱點(diǎn)；在一定失效概率的基礎上發(fā)生的失效后果并在特定環(huán)境下有一定的變化范圍，就是網(wǎng)絡(luò )系統的脆弱域，它是城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的抗干擾能力和事故后的恢復能力的集中體現。

　　3城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的脆弱性分析以及事故的分類(lèi)和分析

　　3.1城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統運行脆弱性解析

　　城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的事故后恢復能力取決于系統對事故的敏感性以及事故發(fā)生的不同危害程度。我們知道，城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的抵抗風(fēng)險能力越強，在事故發(fā)生后的損失就越小，也就是說(shuō)，系統的脆弱性直接關(guān)系都到地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的安全穩定運行。城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的運行脆弱性在結構上主要有物理脆弱性、結構脆弱性和社會(huì )功能的脆弱性。系統的元件以及設施本體是物理脆弱性探究的主要對象，城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的車(chē)輛系統、供電、軌道系統以及通信系統包括其元件在受到干擾后的相互補給的協(xié)調性是城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的主要表現，主要是要求物理設備具有一定的可靠性以及工作人員能滿(mǎn)足不同系統之間的相互協(xié)調。受干擾的部分受到損壞而喪失其既定功能，甚至會(huì )波及到其他元件和系統從而擴大了干擾的失效后果，嚴重時(shí)會(huì )導致整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統的運行受阻甚至停止運行。城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的結構脆弱性作為網(wǎng)絡(luò )拓撲結構的內在屬性側重于探究整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統的拓撲結構和運行方式。拓撲網(wǎng)絡(luò )的失效過(guò)程是單元功能失效通過(guò)相連的點(diǎn)和線(xiàn)為傳播載體，從而在有效性的層面上產(chǎn)生失效的后果。

　　當地鐵的脆弱點(diǎn)或者脆弱域受到干擾，干擾通過(guò)地鐵線(xiàn)路、流動(dòng)的乘客等載體在整個(gè)地鐵網(wǎng)絡(luò )系統中擴散，此時(shí)容易發(fā)生級聯(lián)效應，尤其是關(guān)鍵點(diǎn)的失效，對整個(gè)地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的影響更加明顯和巨大。城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的社會(huì )功能脆弱性的研究從整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統與社會(huì )之間的關(guān)系及服務(wù)特征方面展開(kāi)。地鐵網(wǎng)絡(luò )的社會(huì )功能是交通運輸，所以其社會(huì )功能的脆弱性主要體現在乘客的滿(mǎn)意程度，提供的服務(wù)的效率以及為社會(huì )和國家帶來(lái)的經(jīng)濟效益等方面。社會(huì )功能脆弱性最注重的就是在系統受到干擾時(shí)仍然可以實(shí)現系統應該發(fā)揮的功能為社會(huì )提供正常的服務(wù)或者能夠迅速及時(shí)的恢復其社會(huì )服務(wù)。地鐵受到干擾影響或者造成地鐵系統整體失效的情況下，會(huì )對乘坐地鐵的乘客產(chǎn)生不能到達目的地或者需要額外增加換乘才能到站的影響，會(huì )造成對乘客、企業(yè)乃至社會(huì )的經(jīng)濟損失。在城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的運行事故中，上述的三個(gè)脆弱性存在一定的關(guān)聯(lián)，他們在重大事故中出現損失和導致事故后果擴大的不同時(shí)段有著(zhù)不同的影響。一般來(lái)說(shuō)系統的物理脆弱性和社會(huì )功能脆弱性容易導致小事故的發(fā)生，也就導致脆弱點(diǎn)的出現，脆弱點(diǎn)受干擾的影響隨著(zhù)系統網(wǎng)絡(luò )蔓延傳播而產(chǎn)生波及范圍更廣的二次干擾，就會(huì )出現脆弱域，在物理結構以及社會(huì )功能脆弱性的綜合影響背景下使得設備運行受損，人員傷亡，造成社會(huì )經(jīng)濟的損失。

　　3.2事故分類(lèi)及分析

　　根據國內外事故案例的實(shí)際情況以及地鐵運營(yíng)服務(wù)的現狀和危險因素的考慮，現在主要分為自身設備設施類(lèi)事故、行車(chē)類(lèi)事故、客運類(lèi)事故和自然災害類(lèi)事故等。設備類(lèi)事故主要由設施的損壞或故障引起，主要表現為設備運轉失常，設施主體損壞；行車(chē)類(lèi)事故主要表現為行車(chē)過(guò)程中能量外溢，主要后果是列車(chē)脫軌，擠岔碰撞等；客運類(lèi)事故是受到客運服務(wù)功能障礙的影響而導致的車(chē)門(mén)夾人夾物，電梯扶梯的傷害；自然類(lèi)事故則是自然環(huán)境及外部因素的影響，包括惡劣天氣、高溫、特殊環(huán)境等造成的列車(chē)運行事故。經(jīng)調查顯示在城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統運行的事故中，設備類(lèi)事故占58.2%，客運類(lèi)事故占32.5%其他類(lèi)事故占10%左右。這一數據對我們發(fā)現城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統中脆弱性導致的事故有重要參考作用，我們應在加強設備維護與保養，定期檢修工作上加大力度，保證設備設施的正常運轉和優(yōu)質(zhì)耐用，降低自身設備的故障率，完善監管制度，定期的認真排查設備故障，做好預防工作。也要加強新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，增強設備的反饋能力，加強設施正確使用的宣傳，盡量避免客運類(lèi)事故的發(fā)生。優(yōu)化城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的構建方案，增強其抗干擾能力和在惡劣環(huán)境中運行的能力，最大限度的保證行車(chē)安全。

　　4結合實(shí)際案例的脆弱性分析

　　4.1事故介紹

　　本文中列舉的案例是11年9月發(fā)生在上海的10號線(xiàn)2列車(chē)在豫園至老西門(mén)百米標處發(fā)生的追尾事件，事故中多人受傷，造成巨大的經(jīng)濟損失。后經(jīng)調查證實(shí)事故是因設備失電導致運營(yíng)信號中斷最終采取人工調度的行車(chē)方式過(guò)程中，調度員未能?chē)栏癜凑找幎òl(fā)布命令而導致。具體情況是調度員在未準確定位的故障區發(fā)布電話(huà)閉塞命令，與此同時(shí)接車(chē)站值班員在沒(méi)有確認路線(xiàn)空閑與否的情況下也沒(méi)有按照規定就同意了其發(fā)出的閉塞請求。最終才導致了慘劇的發(fā)生。該事故在上海市造成巨大影響，牽連到多個(gè)站點(diǎn)，事故發(fā)生后還實(shí)行了臨時(shí)封站，給相關(guān)線(xiàn)路的運行帶來(lái)極大不便，該處又處于上海的繁華地段，帶來(lái)很大的社會(huì )負面影響。

　　4.2針對案例的脆弱性討論

　　從本質(zhì)來(lái)說(shuō)，事故的發(fā)生不過(guò)是系統的小問(wèn)題，但就是這樣的小的脆弱點(diǎn)在復雜系統中的蔓延使得整個(gè)系統受到的影響越來(lái)越大，最終導致整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統的崩潰。城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的物理脆弱性導致某一特點(diǎn)發(fā)生事故，結構脆弱性促進(jìn)了該小事故的蔓延過(guò)程而形成大面積的影響。從整個(gè)事件來(lái)就是看脆弱點(diǎn)的影響擴散到脆弱域進(jìn)而影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統造成嚴重損失，是城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統脆弱性的綜合體現。事故的發(fā)生總是給我們帶來(lái)慘痛的教訓，所以我們應以此讓警鐘長(cháng)鳴。

　　5結語(yǔ)

　　本文著(zhù)重圍繞城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的脆弱性進(jìn)行探究，總結了現有探究對于城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統脆弱性分析的不足之處，并結合真實(shí)事例從物理、結構和社會(huì )功能三個(gè)大的方面對系統的脆弱性進(jìn)行了進(jìn)一步的剖析。我國對城市地鐵的投入使用不斷增多，保證地鐵的安全穩定的運行越發(fā)重要，主要從提高城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統的組成單元的可靠性，還有地鐵網(wǎng)絡(luò )設計的方案優(yōu)化和科學(xué)合理的復雜性分析，充分的考慮到各關(guān)鍵點(diǎn)、銜接點(diǎn)，繁忙地段的干擾因素等等。重視流動(dòng)的乘客給系統帶來(lái)的不確定影響，增強動(dòng)態(tài)監測部門(mén)的監測能力，保證各個(gè)工作單位嚴格按照規定執行命令，為構建良好、安全、穩定的城市地鐵網(wǎng)絡(luò )系統做出十二分的努力！

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