吳建軍，高自友

1 北京交通大學(xué) 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(xué) 交通運輸學(xué)院，北京 100044

引言

自然災(zāi)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(xùn)表明，高效的交通系統(tǒng)是有效應(yīng)對重大突發(fā)事件、開展應(yīng)急救援、恢復(fù)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(dǎo)致區(qū)域性綜合交通網(wǎng)絡(luò)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(zāi)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(yīng)急指揮部門進行統(tǒng)一的資源配置和調(diào)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(yīng)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(yīng)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(yīng)急保障和管理中的相關(guān)科學(xué)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(fù)正常社會秩序。

交通系統(tǒng)的應(yīng)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(wù)院印發(fā)的《交通強國建設(shè)綱要》指出，建設(shè)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(xí)近平在主持以應(yīng)急管理體系和能力建設(shè)為主題的中共中央政治局第十九次集體學(xué)習(xí)中強調(diào)了應(yīng)急管理在社會和國家等層面的重大作用。近期，習(xí)近平總書記總結(jié)了此次新冠肺炎疫情中的應(yīng)急防控工作，并要求大家總結(jié)經(jīng)驗，進一步建立健全國家應(yīng)急管理體系，提高應(yīng)急處理能力[3-4]。面對重大突發(fā)事件，局部區(qū)域的應(yīng)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(dǎo)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(nèi)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(shè)重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通系統(tǒng)應(yīng)急保障和管理體系具有重要的戰(zhàn)略意義。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢

自然災(zāi)害和重大傳染病等重大突發(fā)事件嚴重破壞交通基礎(chǔ)設(shè)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(zhuǎn)運救治重大傷員等提供關(guān)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(yīng)急保障和管理，歐盟支持了一系列的交通基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)急管理項目，在2014 年《應(yīng)對極端天氣的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險分析》項目中考慮了極端天氣事件對交通基礎(chǔ)設(shè)施的影響，并制定一系列的減災(zāi)工具來增強基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)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(xué)研究的熱點，解決這些問題的核心關(guān)鍵是區(qū)域綜合交通系統(tǒng)應(yīng)急保障的管理。GUPTA et al.[7]認為，發(fā)生災(zāi)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(yīng)急管理的研究也引起了學(xué)術(shù)界廣泛的關(guān)注。李瓊等[8]以2003 年至2020 年發(fā)表的包含應(yīng)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(xué)者們對應(yīng)急管理的探索在不斷深入，研究內(nèi)容愈加多元化，研究成果更加豐碩。由此可見，對交通應(yīng)急管理的研究已經(jīng)受到學(xué)者的足夠重視。

2 中國的發(fā)展基礎(chǔ)和態(tài)勢

首先，中國應(yīng)急管理有一定的政策基礎(chǔ)。2006年國務(wù)院發(fā)布了《國家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)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(yīng)急管理領(lǐng)域的基本法-《中華人民共和國突發(fā)事件應(yīng)對法》，中國逐步推進應(yīng)急預(yù)案和標準體系的建設(shè)，目前已初步形成了應(yīng)急管理法律法規(guī)體系[10]。對于交通應(yīng)急，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《交通強國建設(shè)綱要》明確提出要強化交通應(yīng)急救援能力。

其次，中國應(yīng)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(guān)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(yīng)急管理體系建設(shè)的有效保障[11]。2018 年成立中華人民共和國應(yīng)急管理部，指導(dǎo)各地區(qū)、各部門做好應(yīng)對突發(fā)事件的處置工作，統(tǒng)籌組織應(yīng)急力量。“十三五”規(guī)劃強調(diào)健全的公路交通安全系統(tǒng)是應(yīng)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(yīng)對一系列重大事件提供了有效的交通系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)急管理具有較強的學(xué)術(shù)研究基礎(chǔ)。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(xué)、北京航空航天大學(xué)、同濟大學(xué)、東南大學(xué)和中南大學(xué)等學(xué)術(shù)機構(gòu)發(fā)表的國際學(xué)術(shù)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(yīng)急管理研究領(lǐng)域處于世界前沿水平，為中國交通應(yīng)急保障和管理體系建設(shè)提供了科學(xué)理論支撐。

3 主要研究方向和典型科學(xué)問題

重大突發(fā)事件下區(qū)域交通系統(tǒng)應(yīng)急保障和管理涉及的主體關(guān)系復(fù)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(yù)測與行為決策、交通網(wǎng)絡(luò)流量傳播與關(guān)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(yīng)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(shù)對交通出行行為和需求進行智能預(yù)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(guān)鍵節(jié)點和路段，便于制定具有適應(yīng)性的應(yīng)急資源配置和調(diào)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(yù)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(yīng)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(guān)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(yù)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(luò)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(luò)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(fēng)險評估、監(jiān)測預(yù)測和應(yīng)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(yù)測與行為決策對重大突發(fā)事件的應(yīng)急管理和保障具有極其重要的意義。

典型科學(xué)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(xué)習(xí)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(yù)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(luò)流量傳播與關(guān)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(dǎo)致區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)局部關(guān)鍵節(jié)點、關(guān)鍵路段或關(guān)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(luò)動態(tài)管控相耦合作用下的流量傳播機制，在此基礎(chǔ)上提出不同事件對區(qū)域綜合交通流量傳播影響的關(guān)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(fù)雜性、評價相關(guān)管控措施的實效性具有重要的價值和意義。

典型科學(xué)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(jié)構(gòu)的影響評價與通行能力風(fēng)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(luò)中的傳播復(fù)雜性，重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)流量傳播模型構(gòu)建，重大突發(fā)事件對區(qū)域綜合交通影響的關(guān)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(yīng)急響應(yīng)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(yīng)急管理能力。

典型科學(xué)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(luò)能力快速計算，區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(fēng)險，特別是極端情況下交通網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(yù)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(luò)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(yīng)急管理亟須解決的問題。

典型科學(xué)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(fēng)險與可靠性之間的最優(yōu)權(quán)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(fēng)險預(yù)警，考慮韌性的區(qū)域綜合交通路網(wǎng)應(yīng)急交通組織優(yōu)化方法，基于機器學(xué)習(xí)的區(qū)域綜合交通系統(tǒng)韌性調(diào)控，運輸能力受限下多類應(yīng)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(yīng)急資源配置與協(xié)同保障

重大突發(fā)事件導(dǎo)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(guān)應(yīng)急指揮部門進行統(tǒng)一的區(qū)域性應(yīng)急資源配置和調(diào)度，而交通是保證應(yīng)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(yīng)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(wù)，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(diào)度保障方法具有重要理論意義和應(yīng)用價值。

典型科學(xué)問題舉例：重大突發(fā)事件下應(yīng)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(qū)動下臨時性區(qū)域綜合交通運輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)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(yīng)急物資的匹配優(yōu)化理論，需求響應(yīng)型區(qū)域綜合交通合作、共享及一體化聯(lián)動服務(wù)和協(xié)同調(diào)度理論，應(yīng)急物資統(tǒng)配統(tǒng)調(diào)智慧決策優(yōu)化和應(yīng)用。

4 結(jié)束語

交通運輸系統(tǒng)是中國應(yīng)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(jié)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(yīng)急保障和管理研究的重要性，通過綜合該研究領(lǐng)域的內(nèi)涵和實踐過程，從交通系統(tǒng)科學(xué)的層面，整體性、系統(tǒng)性提出五大研究方向及其相對應(yīng)的科學(xué)問題，為提高綜合交通系統(tǒng)的應(yīng)急能力提供科學(xué)依據(jù)。