吳建軍，高自友

1 北京交通大學 軌道交通控制與安全國家重點實驗室，北京 100044

2 北京交通大學 交通運輸學院，北京 100044

引言

自然災害、恐怖襲擊、公共衛(wèi)生和公共安全等重大突發(fā)事件一直困擾著人類社會，極大干擾了人們的正常生產(chǎn)和生活秩序[1]。歷次事件的經(jīng)驗教訓表明，高效的交通系統(tǒng)是有效應對重大突發(fā)事件、開展應急救援、恢復社會秩序的重要保障。重大突發(fā)事件具有隨機性強、破壞性大和實時性要求高等特點，一旦發(fā)生會導致區(qū)域性綜合交通網(wǎng)絡的損毀，進而給綜合交通系統(tǒng)的運行效率帶來極大影響[2]。此外，重大突發(fā)事件發(fā)生后，往往伴隨著短時暴增的受災人員疏散需求和救援物資的運輸需求。在此情形下，重大突發(fā)事件下的區(qū)域綜合交通系統(tǒng)將成為稀缺性資源，需要應急指揮部門進行統(tǒng)一的資源配置和調度指揮。而對于公共衛(wèi)生類重大突發(fā)事件，綜合交通系統(tǒng)還是疫情傳播的重要載體，為了快速應對疫情，區(qū)域性的交通管制是切斷傳播的有效途徑，這在此次新冠肺炎疫情中得到充分驗證。因此，應對頻發(fā)的重大突發(fā)事件，亟須針對區(qū)域綜合交通系統(tǒng)應急保障和管理中的相關科學問題進行深入研究，以減少重大突發(fā)事件對社會經(jīng)濟的影響，盡快恢復正常社會秩序。

交通系統(tǒng)的應急保障和管理是交通強國戰(zhàn)略的重要組成部分。2019 年9 月19 日，中共中央、國務院印發(fā)的《交通強國建設綱要》指出，建設交通強國是全面建成社會主義現(xiàn)代化強國的重要支撐。2019年11 月29 日，中共中央總書記習近平在主持以應急管理體系和能力建設為主題的中共中央政治局第十九次集體學習中強調了應急管理在社會和國家等層面的重大作用。近期，習近平總書記總結了此次新冠肺炎疫情中的應急防控工作，并要求大家總結經(jīng)驗，進一步建立健全國家應急管理體系，提高應急處理能力[3-4]。面對重大突發(fā)事件，局部區(qū)域的應急處理、單點防控只能揚湯止沸，而以整個區(qū)域為研究范圍，以系統(tǒng)觀點為指導進行聯(lián)防聯(lián)控，才能起到釜底抽薪的作用，區(qū)域交通綜合系統(tǒng)正是統(tǒng)籌和溝通各區(qū)域、保障區(qū)域內的交通系統(tǒng)運行效率達到最優(yōu)的重要環(huán)節(jié)。因此，建設重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通系統(tǒng)應急保障和管理體系具有重要的戰(zhàn)略意義。

1 國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢

自然災害和重大傳染病等重大突發(fā)事件嚴重破壞交通基礎設施系統(tǒng)，威脅其正常運行[5]。重大突發(fā)事件發(fā)生時，區(qū)域綜合交通系統(tǒng)為輸送救援物資和人員、轉運救治重大傷員等提供關鍵保障。世界各國政府高度重視重大突發(fā)事件下區(qū)域交通系統(tǒng)應急保障和管理，歐盟支持了一系列的交通基礎設施應急管理項目，在2014 年《應對極端天氣的基礎設施網(wǎng)絡風險分析》項目中考慮了極端天氣事件對交通基礎設施的影響，并制定一系列的減災工具來增強基礎設施網(wǎng)絡的安全性[6]。面對重大突發(fā)事件，如何進行疏散和救援成為當下科學研究的熱點，解決這些問題的核心關鍵是區(qū)域綜合交通系統(tǒng)應急保障的管理。GUPTA et al.[7]認為，發(fā)生災害需要疏散人員時，要研究提前多久發(fā)布警告信號，以及這些信號對交通運輸、公共交通運輸系統(tǒng)和疏散私家車的影響。

對交通系統(tǒng)應急管理的研究也引起了學術界廣泛的關注。李瓊等[8]以2003 年至2020 年發(fā)表的包含應急管理主題的論文為研究對象，對2 241 篇文獻進行多維度分析，發(fā)現(xiàn)學者們對應急管理的探索在不斷深入，研究內容愈加多元化，研究成果更加豐碩。由此可見，對交通應急管理的研究已經(jīng)受到學者的足夠重視。

2 中國的發(fā)展基礎和態(tài)勢

首先，中國應急管理有一定的政策基礎。2006年國務院發(fā)布了《國家突發(fā)公共事件總體應急預案》，標志著中國在突發(fā)事件管理上從依靠戰(zhàn)略管理上升到國家管控的層面[9]。2007 年中國頒布了第一部應急管理領域的基本法-《中華人民共和國突發(fā)事件應對法》，中國逐步推進應急預案和標準體系的建設，目前已初步形成了應急管理法律法規(guī)體系[10]。對于交通應急，中共中央、國務院印發(fā)的《交通強國建設綱要》明確提出要強化交通應急救援能力。

其次，中國應急管理存在一定的制度優(yōu)勢。黨的十九屆四中全會審議通過的《中共中央關于堅持和完善中國特色社會主義制度、推進國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化若干重大問題的決定》明確指出，中國的完善制度是應急管理體系建設的有效保障[11]。2018 年成立中華人民共和國應急管理部，指導各地區(qū)、各部門做好應對突發(fā)事件的處置工作，統(tǒng)籌組織應急力量?！笆濉币?guī)劃強調健全的公路交通安全系統(tǒng)是應對交通突發(fā)事件的重要支撐[11]。在這些強有力的保障體系下，中國為應對一系列重大事件提供了有效的交通系統(tǒng)應急管控，如2019 年和2020年新冠肺炎疫情下的交通管控。

最后，中國應急管理具有較強的學術研究基礎。利用Web of Science，以“emergency transportation management” 為主題檢索發(fā)現(xiàn)，2015 年至2019 年，北京交通大學、北京航空航天大學、同濟大學、東南大學和中南大學等學術機構發(fā)表的國際學術論文共有342 篇，排在同期全球各個國家和地區(qū)同類論文數(shù)量的第二位(美國以349 篇名列第一)，表明中國在交通應急管理研究領域處于世界前沿水平，為中國交通應急保障和管理體系建設提供了科學理論支撐。

3 主要研究方向和典型科學問題

重大突發(fā)事件下區(qū)域交通系統(tǒng)應急保障和管理涉及的主體關系復雜多變，需從多維度出發(fā)，細化研究方向。具體可概括為五大方向：重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通出行智能預測與行為決策、交通網(wǎng)絡流量傳播與關鍵因素識別、交通運行狀態(tài)仿真計算與推演、交通系統(tǒng)韌性評估與智能管控、交通應急資源配置與協(xié)同保障。為了保障區(qū)域交通系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，首先要基于大數(shù)據(jù)分析技術對交通出行行為和需求進行智能預測；利用出行需求動態(tài)變化特征，刻畫交通流在路網(wǎng)上的傳播規(guī)律，提取有效性指標，識別關鍵節(jié)點和路段，便于制定具有適應性的應急資源配置和調度方案計劃；通過加載出行需求，對區(qū)域綜合交通系統(tǒng)進行仿真與推演，以獲取實時和預測的路網(wǎng)運行狀態(tài)信息，為交通系統(tǒng)的韌性評估與智能管控、應急資源配置與協(xié)同保障提供決策依據(jù)。各方向之間的邏輯關系框架圖見圖1。

圖1 研究方向框架Figure 1 Framework of Research Directions

(1)重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通出行智能預測與行為決策

重大突發(fā)事件一旦發(fā)生，人們對綜合交通出行網(wǎng)絡的依賴性將激增。而重大突發(fā)事件往往與區(qū)域性綜合交通出行網(wǎng)絡和運行環(huán)境的損毀、管制或破壞相耦合，嚴重影響區(qū)域交通者的出行行為和運行規(guī)律。同時，交通出行行為的決策變化也將對重大突發(fā)事件下組織指揮、風險評估、監(jiān)測預測和應急保障產(chǎn)生重要影響。因此，研究重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通出行智能預測與行為決策對重大突發(fā)事件的應急管理和保障具有極其重要的意義。

典型科學問題舉例：重大突發(fā)事件對區(qū)域綜合交通出行行為影響機理研究，重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通出行鏈智能識別方法與機器學習算法，融合多源數(shù)據(jù)的重大突發(fā)事件對區(qū)域綜合交通樞紐運行影響分析，重大突發(fā)事件下個體 - 群體出行智能預測與行為決策理論。

(2)重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡流量傳播與關鍵因素識別

重大突發(fā)事件往往伴隨著區(qū)域綜合交通的動態(tài)管理和流量控制，導致區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡局部關鍵節(jié)點、關鍵路段或關鍵區(qū)域(樞紐)的交通流規(guī)律呈現(xiàn)與常態(tài)交通的顯著不同。因此，需要深入挖掘重大突發(fā)事件與區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡動態(tài)管控相耦合作用下的流量傳播機制，在此基礎上提出不同事件對區(qū)域綜合交通流量傳播影響的關鍵因素識別方法，對于理解重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通流演化復雜性、評價相關管控措施的實效性具有重要的價值和意義。

典型科學問題舉例：重大突發(fā)事件對區(qū)域綜合交通路網(wǎng)拓撲結構的影響評價與通行能力風險評估方法，考慮資源分布的重大突發(fā)事件在區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡中的傳播復雜性，重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡流量傳播模型構建，重大突發(fā)事件對區(qū)域綜合交通影響的關鍵因素識別方法。

(3)重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通運行狀態(tài)仿真計算與推演

重大突發(fā)事件具有隨機性強、破壞性大、實時性要求高等特點，在區(qū)域性應急響應過程中，難以實時量化突發(fā)事件對區(qū)域綜合交通路網(wǎng)的影響，更難通過數(shù)理解析和精確計算等方式快速掌握準確的區(qū)域級綜合交通運行現(xiàn)狀信息[10]。因此，亟須開展重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通運行狀態(tài)的仿真計算模型研究和快速推演方法，提高區(qū)域綜合交通應急管理能力。

典型科學問題舉例：重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通出行費用有效估計方法，重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡能力快速計算，區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡出行流量快速加載，重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡運行狀態(tài)評估，重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通運行多智能體仿真計算模型，考慮重大突發(fā)事件多重極端條件、工況環(huán)境疊加下的區(qū)域綜合交通運行情景推演方法。

(4)重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通系統(tǒng)韌性評估與智能管控

重大突發(fā)事件對區(qū)域綜合交通的運行存在系統(tǒng)性風險，特別是極端情況下交通網(wǎng)絡的管制或破壞，將直接影響交通系統(tǒng)的通行能力和安全韌性。已有研究主要集中在事后評估，對重大突發(fā)事件下交通網(wǎng)絡韌性的研究尚不成熟，缺乏具有自主認知和決策特征的智能管控能力，較少形成分析 - 預警 - 管控的決策閉環(huán)。特別是在區(qū)域綜合交通系統(tǒng)被嚴重損壞的背景下，如何切實有效建立重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通系統(tǒng)韌性評估模型，并基于集中式 -分布式感知模式切換的交通網(wǎng)絡可靠性分析，提出面向韌性管理的突發(fā)事件區(qū)域綜合交通智能管控方法，已經(jīng)成為韌性城市規(guī)劃和重大突發(fā)事件下提升區(qū)域綜合交通應急管理亟須解決的問題。

典型科學問題舉例：綜合交通系統(tǒng)的韌性指標體系，重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通韌性建模和評價方法，城市交通高效中央集中式管控條件下運行風險與可靠性之間的最優(yōu)權衡，重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通系統(tǒng)的脆弱性和風險預警，考慮韌性的區(qū)域綜合交通路網(wǎng)應急交通組織優(yōu)化方法，基于機器學習的區(qū)域綜合交通系統(tǒng)韌性調控，運輸能力受限下多類應急物資智能交通管控方法。

(5)重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通應急資源配置與協(xié)同保障

重大突發(fā)事件導致區(qū)域爆發(fā)性的短時大量物資需求，為確保救援工作的順利進行，需依靠地方或中央政府相關應急指揮部門進行統(tǒng)一的區(qū)域性應急資源配置和調度，而交通是保證應急資源快速運達、遏制事件蔓延的重要前提。如何在新型環(huán)境下保障區(qū)域綜合交通運輸資源與應急物資的最優(yōu)匹配，對于完成需求不平衡分布下大范圍、高強度、強時效的交通運輸任務，形成跨區(qū)域大運量運輸需求時空優(yōu)化配置理論和協(xié)同調度保障方法具有重要理論意義和應用價值。

典型科學問題舉例：重大突發(fā)事件下應急資源的智慧化和精準化時空優(yōu)化配置理論，全景突發(fā)事件數(shù)據(jù)驅動下臨時性區(qū)域綜合交通運輸網(wǎng)絡優(yōu)化設計方法，大數(shù)據(jù)和人工智能環(huán)境下區(qū)域綜合交通運輸資源與應急物資的匹配優(yōu)化理論，需求響應型區(qū)域綜合交通合作、共享及一體化聯(lián)動服務和協(xié)同調度理論，應急物資統(tǒng)配統(tǒng)調智慧決策優(yōu)化和應用。

4 結束語

交通運輸系統(tǒng)是中國應急管理和保障體系的重要組成部分，交通線就是生命線。本研究結合國家戰(zhàn)略需求和研究現(xiàn)狀，分析重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通系統(tǒng)應急保障和管理研究的重要性，通過綜合該研究領域的內涵和實踐過程，從交通系統(tǒng)科學的層面，整體性、系統(tǒng)性提出五大研究方向及其相對應的科學問題，為提高綜合交通系統(tǒng)的應急能力提供科學依據(jù)。